SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 15
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL - UNINORTE – MANAUS, AM,
BRASIL, NOVEMBRO/2019
TEMA: UMA PLATAFORMA DE INTERNET DAS COISAS COM NODE-RED PARA
CONTROLAR UM PROCESSO DE WORK-ORDERS EM UMA EMPRESA DO POLO
INDUSTRIAL DE MANAUS
RESUMO
A Internet das Coisas é aquela que dispositivos físicos, associados a internet, podem se conectar, coletar e
trocar informações simultaneamente. Usuários de computadores estão cada vez mais entusiasmados pela
grande quantidade de dispositivos portáteis disponíveis no mercado relacionado a IoT (Internet of Things).
Grandes companhias como Google e Microsoft já estão atuando fortemente para atender essa demanda da
4ª Revolução Industrial, que já é uma realidade no Polo Industrial de Manaus. Observa-se, que devido a
necessidade de maior eficiência, produtividade e competitividade, torna-se necessário constantemente fazer
alterações nos processos produtivos de modo a modernizá-los e isso pode envolver novos processos,
equipamentos, reprogramação de informações etc. Dessa forma, em uma empresa do polo industrial de
Manaus fez-se necessário a elaboração de um estudo para controlar e gerenciar as Ordens de Produção
(Work-Orders), permitindo que se tenha o controle e rastreabilidade dos produtos. O objetivo deste
trabalho é fornecer uma alternativa de baixo custo, robusto, flexível e escalável e de código aberto para a
necessidade da empresa citada. Uma plataforma de “Internet of Things” foi configurada e desenvolvida.
Visando o futuro da produção e da disseminação da informação, já é um fato que a 4ª Revolução Industrial
veio para melhorar a qualidade de produtos, serviços e processos de forma contínua, cujos investimentos
trazem um retorno rápido, devido aos benefícios em termos de agilidade e flexibilidade aos processos para
atender um mercado cada vez mais exigente.
Palavras-chave: Internet das Coisas, RaspBerry, Node-Red, PLC, OPC
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-2-
1 INTRODUÇÃO
A Internet of Things (IoT), em português,
Internet das Coisas é aquela que dispositivos físicos,
associados a internet, podem se conectar, coletar e
trocar informações. Permite-se detectar e controlar
objetos (dispositivos) através de uma infraestrutura já
existente, cria uma integração direta entre o mundo
físico e o mundo dos sistemas de computadores [4].
O movimento IoT permite a criação de
produtos, serviços, novas tecnologias, modelos de
negócios completamente novos que prometem ganhos
em diversas áreas e notoriamente na indústria [25]. A
recente revolução da Indústria, denominada Indústria
4.0, mantém a promessa de maior flexibilidade na
fabricação, customização, maior qualidade e melhor
produtividade, onde a fabricação inteligente e
autônoma desempenha um papel fundamental [33].
De acordo com o Cisco Internet Business
Solutions Group (IBSG), a Internet das Coisas,
também denominada como Internet dos Objetos, tende
a mudar como conhecemos a internet hoje em dia, e
inclusive, mudar a nós mesmos, quanto a Internet. A
rede mundial de computadores mudou a maneira como
os indivíduos vivem, da mesma forma, o modo de
trabalho vem sendo reorganizado com o passar do
tempo em função dos constantes avanços da
tecnologia [28]. O crescimento explosivo de
smartphones e tablets levou o número de dispositivos
conectados à internet até 12.5 bilhões em 2010 [4], 20
bilhões em 2017 [8] e estima-se que em até 2020
haverá mais de 26 bilhões de dispositivos conectados
[23]. A população humana chegou à 6.8 bilhões em
2010 [4] e 7.6 bilhões em 2017 [23], tornando o
número de dispositivos conectados por pessoa,
respectivamente, superior a 1 (aproximadamente 1.84)
pela primeira vez na história em 2010 e superior a 2
(aproximadamente 2.63) em 2017. Detalhando ainda
mais os números, estima-se que o IoT surgiu entre os
anos de 2008 e 2009 [4].
Este estudo justifica-se pela relevância que o
conceito de Internet of Things (IoT) traz ao campo de
inovações. A IoT tende a otimizar os processos que
envolvem o cotidiano, desde pequenas atividades
domésticas, residências, no serviço público, na saúde,
e até os mais projetos complexos voltado para
industriais e gerenciais. Assim, este trabalho apresenta
uma otimização de um processo de produção da
empresa ABC que abrange os seguintes processos:
Controle de lançamento do Produto; Validação do
Processo de Produção e Rastreabilidade. O usuário
insere os dados do Produto, que são transmitidos,
processados e validados, após essa etapa a máquina de
produção é controlada baseando-se nas informações
processadas e recebidas. Para a transmissão e troca das
informações com o banco de dados será utilizado um
hardware RaspBerry Pi 3.
Este trabalho está organizado em 5 seções que
seguem dispostas: a primeira seção apresenta o
contexto e objetivo do estudo, na segunda seção é
Revisão Bibliográfica que explica e embasa as
tecnologias e conceitos que foram utilizados, a terceira
seção relata a Metodologia aplicada, na sequência a
quarta seção expõe os Resultados e Discussões, e na
seção final é exposto as conclusões.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Trabalhos Relacionados
[1] desenvolveu uma plataforma IoT com
Google Eddystone Beacons para pequenas e médias
companhias varejistas, com o objetivo de fornecer
conveniência ao cliente, maior experiência de compra,
acessibilidade e competitividade de mercado com
grandes varejistas. No estudo utilizamos a plataforma
IOT para compartilhar informações com outros
dispositivos.
[9] desenvolveu uma plataforma IoT com
Node-Red e RaspBerry Pi para monitoramento da
intensidade de luz, temperatura e umidade em tempo
real para estufas de água manipulando as interfaces
I/O (Input/Output) digitais. No estudo utilizamos o
RaspBerry Pi e Node-Red para enviar as informações
da Ordem de Produção e Ordem de trabalho via Leitor
de Código de Barras conectado na interface USB
(Unified Serial Bus).
[32] iniciou uma pesquisa exploratória
envolvendo o advento do IOT e o RaspBerry Pi com o
intuito de desenvolver um servidor de arquivos
baseando em Linux. A abordagem do presente estudo
é similar pois utilizou-se um sistema operacional
também baseado em Linux, entretanto o foco maior
foi utilizar o Node-Red para definição dos fluxos do
processo.
[14] desenvolveu um amplo estudo envolvendo
as aplicabilidades e capacidade do OPC (Open
Platform Communications) como interface de decisão
para avançadas estruturas industriais. No estudo,
utilizou-se OPC-UA, uma versão mais focada na
interação e troca de informações entre diversos
dispositivos distintos.
2.2 Internet das Coisas
A IoT (Internet of Things) ou em português,
Internet das coisas, também conhecida como Internet
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-3-
dos Objetos diz respeito a uma rede de objetos que
tem uma tecnologia embutida, geralmente sensores e
microprocessadores que são capazes de interagir entre
si [6]. O termo IoT é um tipo de interface de
comunicação entre humanos, máquinas e objetos que
se inovaram em diversas perspectivas: na produção,
reprodução e na utilização [34].
IoT é muito mais do que casas inteligentes e
aparelhos conectados [31]. Trata-se de obter
conhecimento do físico em tempo real e de forma
remota [3]. E, hoje com a crescente expansão dos
smartphones é possível utilizar os sensores embutidos
para monitorar o ambiente a qualquer momento e de
qualquer lugar. Entretanto alerta-se que como
qualquer outro sistema de informação baseado na
Web, a aplicação IoT ficar vulnerável as ameaças de
segurança e privacidade [12].
A Cisco Internet Business Solutions Group
(IBSG), relata que a Internet das Coisas, tende a
mudar como conhecemos a Internet hoje em dia, e
inclusive, mudar a nós mesmos, de como acessamos a
rede mundial de computadores. O crescimento
explosivo de smartphones e tablets levou o número de
dispositivos conectados à Internet até 12,5 bilhões em
2010, à medida que a população humana chegou a 6.8
bilhões, tornando o número de dispositivos conectados
por pessoa superior a 1 (aproximadamente 1.84) pela
primeira vez na história. Detalhando ainda mais os
números, como ilustra a Figura 1, estima-se que o IoT
surgiu entre 2008 e 2009. Isso porque a IoT é o
momento exato que mais dispositivos (coisas e
objetos) foram conectados à Internet do que pessoas
[4].
Figura 1: Surgimento da Internet das Coisas
Fonte: [4]
Nessa época, a IoT era associada ao uso da
tecnologia RFID (Radio Frequency IDentification).
Entretanto, o termo ainda não tinha grande foco de
pesquisas, nos anos entre 2008 a 2010 as buscas eram
mais direcionadas para a tecnologia WSN (Wireless
Sensor Network), uma rede de dispositivos que se
comunicam e trocam informações entre si, como por
exemplo a rede sem fio de um laptop [7]. A partir de
2012 as buscas para IoT dispararam e foi previsto que
levaria entre 5 a 10 anos para que a tecnologia fosse
adotada definitivamente pelo mercado [13]. E,
atualmente tem significativa e sólida utilização no
âmbito acadêmico e industrial [27]. A Figura 2
apresenta uma relação de pesquisas no Google sobre
WSN e IOT.
Figura 2: Volume de pesquisas no Google sobre
WSN e IoT
Fonte: [13]
2.3 Node-Red
Desenvolvido originalmente pela IBM’s
Emerging Technology Services team, Node-RED é
uma ferramenta de programação baseada em Fluxos.
A ferramenta foi idealizada por J. Paul Rodker
Morrison nos 70, um programador canadense de
origem britânica. Morrison inventou o conceito Flow-
based programming (FBP) ou em português,
programação baseada em fluxos. Essa abordagem
consiste em descrever o comportamento de um
aplicativo como uma rede de “nós”, onde cada “nó”
tem um propósito bem definido [17].
Em sistemas de informação, de acordo com [17],
a FBP é um paradigma de programação que se baseia
em uma metáfora de “fábrica de processamento de
dados”, para projetar e construir aplicativos. FBP
define aplicações como redes de processos de caixa
preta, que se comunicam via blocos de dados,
transmitido por conexões predefinidas e especificadas
externamente de seus processos, semelhante uma
esteira transportadora levando objetos de um ponto
para outro ponto previamente definido. Portanto, o
FBP é naturalmente orientado a componentes.
A Figura 3 ilustra a Programação Baseada em
Fluxos. Um processo “A” transmite informações
processadas para o fluxo “B”. E posteriormente, o
processo “A” transmite a mesma informação para o
fluxo “C”.
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-4-
Figura 3: Exemplo de transmissão de dados entre
fluxos
Fonte: [17]
Os “nós” ou nodes são criados quando um
fluxo é implantado, informações são enviadas e/ou
recebidas enquanto o fluxo está em execução. Os
fluxos são constituídos, de modo geral, de dois
arquivos; um arquivo JavaScript que define o que o
“nó” faz e um arquivo HTML que define as
propriedades do “nó” [19]. As Figuras 4 e 5
respectivamente ilustram os arquivos de
configurações.
Figura 4: Exemplo do arquivo JavaScript
Fonte: [19]
Figura 5: Exemplo do arquivo HTML
Fonte: [19]
2.4 RaspBerry Pi
De acordo com a Revista Eletrônica Olhar
Digital [26], um RaspBerry Pi é um microcomputador,
semelhante a um computador ou laptop convencional.
No entanto, a principal diferença é que esse
dispositivo é compacto e possui todos os principais
componentes de um computador numa pequena placa
do tamanho aproximadamente de um cartão de
crédito.
A primeira versão, do RaspBerry Pi, foi
lançada em 2012 e houve várias iterações e variações
lançadas a partir disso como é relatado em [22]. A
Figura 6, ilustra a Evolução do RaspBerry Pi de 2012
a 2016.
Figura 6: Evolução da placa RaspBerry Pi de 2012 a
2016
Fonte: [16]
Os usuários do RaspBerry Pi utilizam essa
tecnologia para aprender técnicas de programação,
construir pequenos e médios projetos de hardware,
fazer automação residencial e inclusive aplicar para
área industrial [22]. Uma compacta placa do
RaspBerry Pi 3 Modelo B inclui os seguintes
acessórios e recursos ilustrado na Figura 7.
Figura 7: Descrição do RaspBerry Pi3 e
Acessórios/Portas
Fonte: [9]
É comum encontrar várias comparações sobre a
terceira geração do RaspBerry Pi, lançado em 2016,
com um Computador convencional, isso devido pelo
significativo upgrade de performance. O processador
foi atualizado para versão Quad-Core com maior
desempenho, mais eficiência por clock e suporte de 64
bits, usando um conjunto de instruções ARMv8 da
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-5-
Intel. O RaspBerry Pi 3 manteve 1GB de memória
RAM e existem alguns estudos para lançar uma nova
versão com 2GB. A adição mais importante na terceira
geração é o suporte a redes sem fio (Wi-Fi), sem a
necessidade de componentes adicionais [5].
2.5 Controladores Lógicos Programáveis
(CLP)
Um CLP (Controladores Lógicos
Programáveis) ou do inglês PLC (Programmable
Logic Controller) é uma espécie de computador
industrial que tem a função de monitorar
continuamente o estado dos dispositivos de entrada
conectado e tomar decisões para controlar o estado
dos dispositivos de saída baseando-se em um
programa personalizado [2].
Com a revolução da Indústria 4.0, a utilização
do CLP tornou-se comum em uma linha de produção,
pois possibilita a automação de processos, o que por
consequência contribui para a redução de custos. Com
a utilização desses controladores é possível combinar
vários dispositivos de entrada e saída para melhor se
adequar a necessidade do processo da companhia [2].
Um PLC é composto em 3 partes principais,
como ilustra a Figura 8.
Figura 8: Componentes de um PLC
Fonte: [2]
Os dispositivos de Entrada ou Inputs incluem
botões, sensores, potenciômetros entre outros. A
função do módulo de entrada é emitir um sinal interno
para o processamento, esse módulo de entrada pode
ser analógico e/ou digital [10].
Os dispositivos de Saída ou Outputs incluem
bobinas de contato, solenoides, lâmpadas, motores
entre outros. O módulo de saída é executado após
processamento na CPU, e pode ativar ou desativar um
dispositivo externo, tal módulo pode ser analógico
e/ou digital [10].
A CPU (Central Processing Unit), ou Unidade
de Processamento Central controla e processa todas as
operações, portanto pode-se dizer que o cérebro [10].
A CPU pode executar várias funções aritméticas e de
manipulação de dados baseando-se nas seções de
entrada e saída. A função do CPU são: 1. Receber
sinais de entrada; 2. Executar o programa e tomar
decisões para controlar a operação do equipamento ou
processo; 3. Ativar ou Desativar sinais de saída [10].
A Figura 9 ilustra alguns dispositivos de entrada e
saída.
Figura 9: Exemplos de dispositivos de enntrada e
saída de um PLC
Fonte: [61]
Com base nisso, pode-se dizer que existe três
etapas fundamentais na operação de um PLC, que
são:
a) Análise dos dispositivos de entrada
conectados;
b) Verificação e execução contínua do programa
do usuário;
c) Ativação ou desativação dos dispositivos de
saída conectados;
Essas etapas ocorrem continuamente em um
loop de repetição [2], como ilustra a Figura 10.
O programa do PLC é tipicamente gravado em
um aplicativo de computador e baixado por um cabo
de conexão direta ou por meio de uma rede [30].
Figura 10: Diagrama de Execução do programa de
um PLC
Fonte: [2]
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-6-
Para criar um programa para o PLC é possível
utilizar uma das seguintes linguagens de programação:
a) Ladder Diagram (LD) é a linguagem mais
comum e utilizada por diversos fabricantes
e usuários finais. É uma linguagem gráfica
inicialmente utiliza-se contatos simples
que simulam a abertura ou fechamento dos
sinais de entrada ou saídas. Essa
linguagem foi expandida para incluir
instruções como Contadores,
Temporizadores, Registros e operadores
aritméticos.
b) Function Blocks Diagram (FBD) é uma
linguagem gráfica que representa fluxos de
sinais e dados através de blocos funcionais
reutilizáveis. É muito útil para expressar a
interconexão de algoritmos e a lógica de
sistema de controle.
c) Structured Text (ST) é uma linguagem
texto de alto nível que incentiva a
programação estruturada. Possui uma
estrutura de linguagem (sintaxe) similar ao
Pascal e suporta uma ampla variedade de
instruções.
A funcionalidade do PLC evoluiu ao longo dos
anos para incluir Controle sequencial de relé, controle
de movimento, controle de processo, sistemas de
controle distribuído e rede. Os recursos de
manipulação de dados, armazenamento, poder de
processamento e comunicação são aproximadamente
equivalentes aos computadores de mesa.
Os computadores de mesa não são aceitos
facilmente na indústria pesada porque esses
equipamentos tem sistemas operacionais menos
estáveis do que os PLCs e também o hardware
normalmente não são projetados para os mesmos
níveis de tolerância à temperatura, umidade, vibração
e longevidade [30].
2.6 Servidores OPC (Open Platform
Communications)
OPC é uma plataforma de comunicação aberta
ou Open Platform Communications em inglês, que
tem a capacidade de interagir com outros sistemas
permitindo a troca segura e confiável de dados no
espaço de automação industrial e em outros setores. É
uma plataforma independente e que garante o fluxo
contínuo de informações entre dispositivos de diversos
fabricantes. A Fundação OPC é responsável pelo
desenvolvimento e manutenção deste padrão. Compõe
uma série de especificações desenvolvidas por
fornecedores do setor industrial, usuários finais e
desenvolvedores de software, incluindo acesso a dados
em tempo real, monitoramento de alarmes e eventos,
acesso a dados históricos e de outras aplicações [20].
A Fundação OPC lançou em 1996 a primeira
versão com o objetivo de abstrair protocolos
complexos e específicos por meio de uma interface
padronizada e simples, permitindo dispositivos
externos como sistemas HMI (Human-Machine
Interface), SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition), PLC (Programmable Logic Controller)
fizessem uma interface com um “intermediário” que
coletaria e enviaria dados. Como resultados, surgiu
toda uma indústria caseira de produtos, permitindo
que os usuários finais implementassem sistemas
usando diferentes produtos, mas todos interagindo em
si [21].
De acordo com Fundação OPC essa plataforma
de comunicação aberta nasceu para controle de
processos, essas especificações tiveram ampla adoção
em vários setores, como na manufatura, automação
predial e residencial, petróleo e gás, energia renovável
entre outros [21].
Com a introdução de arquiteturas orientadas a
serviços de manufatura, surgiram novos desafios em
segurança e modelagem de dados. Para atender a essas
necessidades a Fundação OPC desenvolveu uma nova
plataforma de comunicação aberta, rica em recursos,
interoperável, escalável, flexível e com grande
oportunidade no mercado futuro [21].
O OPC-UA ou OPC Arquitetura Unificada, foi
lançado em 2008, é uma arquitetura orientada a
serviços e independente de plataforma e sistema
operacional. A Figura 11 ilustra a nova arquitetura
ignora a necessidade de um componente baseado em
Windows e pode se comunicar diretamente com outros
dispositivos incorporados nos CLPs [30].
Figura 11: Arquitetura OPC e OPC-UA
Fonte: [18]
OPC-UA estende as funcionalidades do modelo
original, OPC, aprimorando a segurança e migrando
para uma implementação independente de plataforma,
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-7-
baseado inclusive nas tecnologias Web. As melhorias
do OPC-UA superaram muito os desafios do modelo
anterior e incentivaram consideravelmente a utilização
na área de automação industrial e em outras áreas de
aplicações que exigem uma interface de comunicação
aberta e segura [18].
A Indústria 4.0 é a tendência atual para
principais companhias de manufatura e automação.
Portanto, não se pode pensar em Indústria 4.0 sem a
utilização do modelo OPC-UA, recomendado pelo
padrão IEC (International Electrotechnical
Commission), é o mais adequado para comunicação
entre os dispositivos como ilustra a Figura 12 e
atualmente esse modelo é considerado como uma IOT
inteira [29].
Figura 12: Plataforma Unificada e Escalável Servidor
OPC-UA
Fonte: [29]
3 METODOLOGIA
3.1 Instalação do Sistema Operacional no
RaspBerry Pi3
No sentido de viabilizar uma unidade de
processamento de dados, foi utilizado o RaspBerry
Pi3, considerando o baixo custo, alta capacidade de
processamento, grande capacidade de memória
disponível e disponibilidade de executar o Node-RED.
Esse hardware pode ser considerado para uma
plataforma IoT (Internet of Things), pois permite a
transmissão, coleta e processamento de dados [1].
O sistema operacional instalado foi a versão
RaspBian, que é baseado no Kernel Linux Debian,
utilizou-se o pacote NOOBS (New Out Of Box
Software), para instalação do sistema operacional. As
Figuras 13 e 14 ilustram a etapa de instalação do
RaspBian.
Figura 13: Instalação do RaspBian
Fonte: [24]
Figura 14: Seleção da Instalação do Pacote
Fonte: [24]
O pacote NOOBS foi baixado do site oficial da
comunidade raspberrypi.org. As características do
hardware utilizado para instalação do sistema
operacional são detalhadas no Quadro 1.
Quadro 1: Características do hardware para
Instalação do Sistema Operacional
ITEM DESCRIÇÃO
1 RaspBerry Pi 3 Model B
2 Processador Broadcom ARMv8 Quad-
Core 64bits
3 Memória RAM: 1GB
4 Adaptador WiFi integrado
5 Conector de Vídeo HDMI
6 4 Portas USB 2.0
7 Adaptador de Rede Ethernet 10/100/1000
8 Slot para Micro SD
9 Cartão de Memória Classe 10 32 GB
Fonte: Autor
Ao final da instalação do sistema operacional,
RaspBian, foi necessário a instalação adicional de
alguns pacotes e aplicativos do Kernel Linux. A
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-8-
Quadro 2 exibe os pacotes adicionais que foram
instalados obedecendo a sequência, inclui-se também
um breve comentário sobre cada pacote.
Quadro 2: Pacotes adicionais instalado após
conclusão dos RaspBian
SEQ PACOTE COMENTÁRIO
1 npm Ferramentas essenciais
para desenvolvimento com
JavaScript
2 libusb-1.0-0-dev Biblioteca Linux debian
para desenvolvimentos de
dispositivos USB
3 npm install
node-red-
contrib-usbhid
Ferramentas Node-RED
para desenvolvimentos de
dispositivos USB
4 npm install
node-red-
contrib-opcua
Ferramentas Node-RED
para desenvolvimento com
OPCs
5 sudo npm install
node-red-
dashboard
Ferramentas Node-RED
para desenvolvimento de
Dashboards
Fonte: Autor
3.2 Elaboração dos Fluxos do Projeto no
Node-Red
Para comunicação e interação do projeto foi
elaborado 4 fluxos distintos dentro da ferramenta
Node-RED, esses fluxos tem o propósito de gerenciar
e controlar partes específicas do projeto. Para este
trabalho será descriminado o fluxo principal que
exemplifica o método deste estudo.
Para criação dos fluxos na ferramenta Node-
RED foi utilizado uma ferramenta auxiliar de interface
gráfica, desta forma facilitando e agilizando o
desenvolvimento. A ferramenta auxiliar disponibiliza
uma interface gráfica denominada Node-RED
Dashboard. O projeto constitui-se de um fluxo
principal e fluxos auxiliares, entretanto os fluxos são
executados de forma distintas de acordo com
condições e parâmetros pré-estabelecidos.
O fluxo principal provê a entrada de dados para
transmissão e processamento. A Figura 15, a seguir,
ilustra um diagrama que o fluxo principal executa e
faz interação com o usuário e a máquina de produção.
Figura 15: Diagrama do Fluxo Principal
Fonte: Autor
O Fluxo principal como ilustrado na Figura 15,
aguarda a leitura de uma Production Order (Ordem de
Produção), e posteriormente a leitura de uma Work
Order (Ordem de Trabalho), essas leituras são feitas
com um leitor de código de barras conectado ao
RaspBerry. Ao receber o dado do leitor, o dado é
transmitido para o banco de dados via Internet, o
banco de dados transmite de volta uma informação
validando ou rejeitando a Production Order ou Work
Order no Fluxo principal. Se validada, o fluxo
continua e mensagens são exibidas para o usuário na
tela da máquina, caso contrário o usuário deverá
refazer a leitura de uma Production Order ou Work
Order válida. Uma vez que as informações são
validadas, o fluxo principal aguarda que o usuário
confirme os dados na tela da máquina de produção. A
máquina inicia o processo de funcionamento e solicita
ao usuário que insira os produtos, na medida que os
produtos são inseridos a máquina faz a contagem. Ao
alcançar a quantidade previamente determinada na
Work Order, o fluxo principal solicita a leitura de uma
nova Work Order, o usuário pode optar em Encerrar
ou Continuar. A Figura 16 exibe a tela da ferramenta
Node-RED que compõe o projeto do Fluxo principal.
Figura 16: Tela do Fluxo Principal no Node-RED
Fonte: Autor
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-9-
3.3 Instalação do Servidor OPC
Com o intuito de trocar informações entre a
máquina de produção e o banco de dados foi instalado
um servidor OPC-UA, que por meio de um padrão e
modelo bem definido estabelece uma comunicação
contínua e confiável com controladores de diversos
fabricantes.
A ferramenta do servidor OPC-UA definida foi
a Ignition, uma ferramenta para servidor, que atua
como centro de uma planta de integração de sistemas,
desenvolvido pela Inductive Automation nos Estados
Unidos. É uma aplicação que exige uma licença para
utilização. No entanto, existem outras aplicações
baseadas no modelo software livre que poderiam ser
utilizadas. Tais como [15]: open62541 baseado em
Linguagem C; UA.NET Standard baseado em C# (C
Sharp); Node-opcua baseado em JavaScript;
FreeOpcUa baseado em C++ entre outras. Essa
ferramenta foi adotada devido a empresa ABC possuir
uma licença válida. O sistema operacional instalado
no servidor, foi o Microsoft Windows Server na
seguinte configuração:
o Disco Rígido: 2 partições de 80GB
o Memória RAM: 8GB
o Processador: 2 CPU Intel Xeon 2.38 Ghz 16 cores
o Sistema Operacional: Windows Server 2008 R2
A Figura 17 ilustra a tela de configuração do
OPC-UA via interface web da ferramenta.
Figura 17: Tela de Configuração Servidor OPC-UA
Fonte: [11]
As principais etapas da configuração do
Servidor OPC-UA e a descrição do que representa
seguem no Quadro 3.
Quadro 3: Itens obrigatórios da configuração do
Servidor OPC-UA na Ferramenta Ignition
SEÇÃO ITEM DESCRIÇÃO
Authentication
Authentic
ation
Profile
A ferramenta
disponibiliza uma
opção para definir uma
conta de usuário e
senha e autenticar para
transmitir informações.
Selecionar a opção
“new” disponível na
lista.
Allowed
Rules
Para garantir que tanto
o servidor OPC-UA e
os clientes conectados
possam ler e escrever
dados entre si, definiu-
se como “Read-Write”.
Allow
Annoymo
us Access
Devido a dispositivos
OPC-UA clientes
antigos foi necessário
habilitar esse
parâmetro.
Expose Tag
Providers
Auditing
Enabled
Essa opção deve-se
estar desativada. A
configuração habilita
outros módulos da
Ferramenta que não se
aplicam a este estudo.
Server
Server
Port
Define-se a porta que o
serviço executará.
Optou-se em manter as
configurações padrão.
EndPoint
Access
Define-se o endereço
IP (Internet Protocol)
do servidor OPC-UA.
Fonte: Autor
Após implementar as configurações citadas no
Quadro 3, o servidor OPC-UA estar disponível para
receber conexões clientes. A Figura 18 mostra a tela
da ferramenta com diversas sessões clientes já
conectadas.
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-10-
Figura 18: Tela da Ferramenta Ignition exibindo as
sessões OPC-UA
Fonte: Autor
3.4 Programa da Máquina
A máquina possui um PLC da marca RockWell
fabricante Allen Bradley modelo 1768-L43
CompactLogix 5343 Revisão firmware 20.19 e
composto pelos seguintes módulos externos:
a) Módulos de entrada digital e analógico
b) Módulos de saída digital e analógico
c) Módulo de comunicação de rede TCP/IP
d) IHM (Interface Homem-Máquina)
PanelView Plus 1000
As figuras 19 e 20 ilustram o controlador
CompactLogix 1768 composto pelos módulos
supracitados e o IHM (Interface Homem-Máquina).
Figura 19: Controlador Lógico Programável (CLP)
ou PLC (Programmable Logic Controller) utilizado no
estudo
Fonte: Autor
Figura 20: Tela da Máquina 10 polegadas IHM
(Interface Homem Máquina) utilizado no estudo
Fonte: Autor
A Figura 20 representa a tela que está
disponível na máquina e onde o operador confirma os
dados e tem todas informações do processo e produto.
De modo que, a máquina iniciasse os processos
de produção como esperado, foi necessário criar duas
novas rotinas no programa principal da máquina. Para
isso utilizou-se a aplicação Windows nativa do
fabricante do PLC denominada RSLogix 500, para
editar o programa original e criar as novas rotinas.
Baseando-se no Fluxo definido na Figura 15, a
primeira rotina criada foi direcionada para o
tratamento das Production Orders, ou seja, quando o
operador digitar um número de uma Production
Order, esta será validada, o RaspBerry envia esses
dados para o servidor OPC-UA, a rotina fica
monitorando constantemente o servidor OPC-UA e ao
detectar que houve uma transmissão a rotina recebe
esses dados da Production Order, exibindo-a na Tela
do operador.
A segunda rotina foi direcionada para
tratamento das Work Orders, seguindo os mesmos
princípios da primeira rotina, o operador digita um
número de uma Work Order, os dados são validados e
transmitidos para o PLC via o servidor OPC-UA,
posteriormente também exibidos na tela da máquina
para o operador.
Se o operador observar alguma informação
inconsistente, o mesmo pode rejeitar a Work Order ou
Production Order e posteriormente poderá digitar
outra e validar novamente. As duas novas rotinas
garantem que a máquina de produção só irá iniciar o
processo de produção quando receber uma informação
válida e confirmada pelo operador.
Ao receber uma Ordem de trabalho válida e
confirmada, todas as informações do produto que está
em produção, ficam exibidas na Tela da Máquina, e
também é exibido a quantidade solicitada pela Ordem
de trabalho. A partir desse ponto, o operador deve
inserir o produto na esteira principal da máquina, e na
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-11-
medida em que posiciona o produto na esteira, as
informações são atualizadas na tela. Quando a
quantidade solicitada é alcançada, a Ordem de
trabalho é encerrada automaticamente, não permitindo
inserir mais produtos na esteira. Ao concluir a Ordem
de trabalho, a rotina respectiva transmite uma
mensagem para o servidor OPC-UA, onde é registrado
que a Work Order foi produzida e com a quantidade
de produtos passada fisicamente pela esteira. Essas
informações são coletadas pelo banco de dados que
atualiza e disponibiliza a todos os departamentos
responsáveis em tempo real.
Dentro das rotinas supracitadas do programa da
máquina, foi desenvolvido alguns tratamentos de erros
e falhas com o propósito de garantir que o operador
possa continuar suas atividades sem impactos para o
processo produtivo ou servir de orientação para o
mesmo. O Quadro 4 exibe as principais falhas e
tratamentos de erros que foram implementados:
Quadro 4: Mensagens de Falhas e Erros exibidos na
Tela da Máquina
Cód.
Erro
MENSAGEM DESCRIÇÃO
201
ProdOrder ou
WorkOrder não
existe
A Ordem foi
cancelada ou
número foi
digitado
incorretamente
202
ProdOrder ou
WorkOrder já
lançada
A Ordem já foi
lançado na
produção.
301
RaspBerry Não
Conectado
RaspBerry não
conectado na rede
302 PLC Não Conectado
PLC não
conectado na rede
401
Quantidade da
WorkOrder já
alcançada
Operador inseriu
mais produtos do
que solicitado na
Ordem
402
Quantidade da
WorkOrder não
concluída
A quantidade de
produtos da
Ordem não foi
alcançada.
Fonte: Autor
Como mencionado todas as informações
recebidas e transmitidas pela máquina são exibidas
previamente na tela da máquina para que o operador
possa ter o controle total da produção e do processo,
dessa forma foi necessário a adaptação das telas do
programa original. Alterou-se as telas do programa
original de modo que a nova tela corresponda as duas
rotinas executadas.
Foi utilizado uma aplicação Windows nativa do
fabricante do IHM denominada FactoryTalk View 10.
As figuras 21 e 22 ilustram respectivamente, a tela da
máquina quando uma nova ordem de trabalho é
iniciada e quando um erro ou falha acontece.
Figura 21: Mensagem da máquina após inserida a
Ordem de Trabalho
Fonte: Autor
Figura 22: Mensagem da máquina informando um
erro após inserida a Ordem de Trabalho
Fonte: Autor
3.5 Materiais Adquiridos
Para elaboração deste estudo foi necessário
adquirir alguns dispositivos no mercado, o Quadro 5, a
seguir mostra a lista de materiais e o custo.
Quadro 5: Lista de materiais comprados
ITEM QUANT. CUSTO R$
RaspBerry Pi 3 1 150,00
Cartão de Memória
Sandisk 32Gb Class
10
1 90,00
Capa Case para
RaspBerry Pi 3
1 30,00
Fonte de alimentação
5V
1 50,00
Leitor de Código de
Barras Honeywell 2D
1 490,00
TOTAL: R$810,00
Fonte: Autor
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
As Figuras 23, 24, 25 e 26, a seguir, ilustram
parte da máquina de produção e do processo produtivo
após a implementação.
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-12-
Figura 23: Inserindo a Tag RFID na Esteira: A)
operador colocou a Tag no começo da esteira. B) Tag
está posicionada sobre a antena para leitura/gravação.
Fonte: Autor
Figura 24: RaspBerry Pi 3 instalado abaixo da
esteira. Pode-se observar que dispositivo está
conectado por meio do cabo de rede.
Fonte: Autor
Figura 25: Operador escaneia a Ordem de Trabalho e
valida as informações na Tela.
Fonte: Autor
Figura 26: Operador inserindo produtos na esteira.
Fonte: Autor
Durante a elaboração desse estudo foram
encontrados alguns problemas, relacionado a
equipamentos e pessoas. Ficou mais visível esses
problemas quando os operadores da máquina
começaram a ser envolvidos, o que possibilitou
fazermos os ajustes necessários e corrigi-los. Os
principais problemas encontrados e a solução
propostas foram:
o Ao escanear a Ordem de Produção ou Ordem
de Trabalho via Leitor de Código de Barras, a
informação enviada para o RaspBerry não era
reconhecida, a string (o texto recebido)
precisava ser tratada na medida em que o
fluxo do Node-Red processava. Para isto, foi
criado um fluxo preliminar dentro do fluxo
principal que organiza as leituras na medida
que são escaneadas.
o Identificou-se uma falha operacional, o
operador não obedecia a sequência de leitura,
como descrito na Figura 15. Para isto, foi
criado dois fluxos distintos dentro do Fluxo
Principal do Node-Red baseando-se no
tamanho da string escaneada. E também,
adicionado na Tela da máquina a sequência
correta a ser seguida, de modo que só aceite a
leitura do que está sendo solicitado.
o Demora no retorno das informações.
Identificou-se que o sinal de validação do
RaspBerry era recebido cerca 5 segundos
depois do operador inserir uma Ordem de
Produção e/ou Ordem de Trabalho. Este
problema é bem interessante pois identificou-
se que o operador tentava sempre trabalhar
mais rápido do que o processo solicitava. Foi
otimizado as consultas no Banco de Dados
para que a resposta fosse enviada mais
rapidamente. O tempo médio ficou entre 1 a
2 segundos, dentro do esperado pela gerência
operacional.
Além dos requisitos funcionais que essa
otimização concedeu, os benefícios para empresa são
significativos, em termos monetários e operacional. O
Quadro 6 exibe esses benefícios comparando o novo
processo e o antigo.
Quadro 6: Comparação entre os processos: Novo e
Anterior
A B
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-13-
SEQ DESCRIÇÃO NOVO ANTES
1
Tem Integração com
Máquina
SIM NÃO
2
Faz Controle das
Ordens de Trabalho
SIM NÃO
3
Garante maior
agilidade no Processo
SIM NÃO
4
Tem Rastreabilidade
Produtos
SIM NÃO
5
É Flexibilidade para
mudanças
SIM SIM
6 Custo x Benefício SIM NÃO
7
Requer treinamento
para Operadores
SIM SIM
Fonte: Autor
Uma das principais dificuldades do processo
anterior era falta de comunicação com a máquina. Na
medida em que o operador posicionava os produtos na
esteira, a máquina processava sem descriminação de
ordem de trabalho ou produto (1). A separação e
controle das Ordens de Trabalho eram feitas
manualmente, sem a utilização do disco RFID, o que
ocasionava inconsistências de informações e misturas
das Ordens de trabalho e/ou produtos ao longo do
processo produtivo (2,3,4). Havia uma estação ao lado
da tela da máquina, onde o operador inseria
manualmente a Ordem de Produção e Ordem de
trabalho, e posteriormente acionar a esteira da
máquina para iniciar a produção, ou seja, havia mais
equipamentos do que necessitava (5,6). A etapa de
treinamento (7) é inevitável em quaisquer
circunstâncias, entretanto com o novo procedimento
tornou-se mais simples e ágil, uma vez que a própria
máquina mostra na tela quais problemas identificados,
qual leitura é esperava e qual produto e / ou Ordem de
trabalho está sendo processada.
É possível otimizar o processo ainda mais,
como por exemplo:
a) Exibindo a tela da máquina a lista das
últimas Ordens de Produção e suas
respectivas Ordens de trabalho. Dessa
forma, o próprio pessoal operacional pode
identificar e declarar como concluído, essa
atividade é realizada pela equipe de líderes
do processo, pois esses usuários tem
acesso as informações do que foi
produzido.
b) Pode-se agregar ao processo de produção
Ordens de trabalho de testes.
Eventualmente, existe a necessidade de
fazer lançamentos de Ordens de trabalho
de testes que não são demanda do time de
planejamento, entretanto o fluxo sempre
exige uma Ordem de Produção e Trabalho
respectivamente válidas para iniciar o
processo.
A plataforma de Internet das Coisas (IoT), foi
desenvolvida utilizando a versão mais recente do
Node-RED. Essa plataforma faz uso das tecnologias
JavaScript, HTTP, HTML, Node.JS e Banco de Dados
como MS-SQL entre outros. Desenvolvida a partir de
bibliotecas e ferramentas livres e de código aberto
(open-source), é escalável, flexível e faz uso do
hardware, RaspBerry Pi 3. Considera-se que esta
plataforma é econômica o suficiente para ser
implantada em processos que não requerem grandes
complexidades ou recursos.
5 CONCLUSÃO
A Indústria 4.0 ao contrário das demais
revoluções industriais ainda se encontra em um
período de maturação e ainda tem muito a evoluir.
Visando o futuro da produção e da disseminação da
informação, é um fato que a 4ª Revolução Industrial
veio para melhorar a qualidade de produtos, serviços e
processos de forma contínua, cujos investimentos
trazem um retorno rápido, devido aos benefícios em
termos de agilidade e flexibilidade aos processos para
atender um mercado cada vez mais exigente.
O objetivo deste trabalho foi prover uma
alternativa de baixo custo visando primordialmente
robustez, flexibilidade e escalabilidade. Dessa forma,
os objetivos específicos supracitados foram
alcançados. Com a solução de otimização
implementada foi possível ter o controle dos produtos
lançados, pois a máquina só inicializa se previamente
o operador entrar com uma Ordem de Trabalho válida,
posteriormente foi possível atender aos requisitos
Validação do Processo de Produção e Rastreabilidade,
antes de inserir os produtos a máquina solicita
confirmação na Tela e somente começa o processo
após essa validação, a partir da validação o disco
RFID é gravado com todas as informações da Ordem
de trabalho em processo, esse disco segue por todo o
fluxo produtivo afim de evitar misturas e/ou
inconsistências de informações. Ao final da Ordem de
Trabalho quando a quantidade é alcançada, as
informações são transmitidas para os demais sistemas
integrados da empresa. Cada uma das ferramentas e
sistemas apresentados tem aspectos fundamentais na
indústria do futuro.
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-14-
Este trabalho identificou possibilidades de
investimentos, treinamentos para equipes industriais e
oportunidades para explorar que poderão ser relatados
em futuros trabalhos. Node-RED mostrou-se ser uma
poderosa ferramenta para projetar e desenvolver
qualquer tipo de interações entre dispositivos e
usuários, baseando-se na programação em fluxos. E, o
servidor OPC-UA permite compartilhar diversas
informações com os mais variados modelos de clientes
disponíveis no mercado, integrando sistemas de forma
eficiente e confiável.
6 REFERÊNCIAS
[1] ARONEE, D. An Internet of Things Platform with
Google Eddystone Beacons. Journal of Software
Engineering and Applications, 2016, 9, 291-295.
Department of Telecommunication, RV College of
Engineering, Bangalore, India. Published Online June
2016 in SciRes.
[2] AMCI. What is a PLC?. Disponível em:
https://www.amci.com/industrial-automation-
resources/plc-automation-tutorials/what-plc/. Acesso
em novembro de 2019.
[3] ASHTON, K. That ‘internet of things’ thing. RFiD
Journal, 22(7):97–114. 2009.
[4] CISCO IBSG. A Internet das Coisas: Como a
próxima evolução da Internet está mudando tudo,
Dave Evans, Cisco IBSG, Abril de 2011.
https://www.cisco.com/c/dam/global/pt_br/assets/exec
utives/pdf/internet_of_things_iot_ibsg_0411final.pdf.
[5] CIPOLE, P. RaspBerry Pi 3 e o que ele representa
para o mercado.
https://canaltech.com.br/hardware/saiba-tudo-sobre-o-
raspberry-pi-3-59065. Março de 2016. São Paulo-
Brasil.
[6] ESTEVES, A. G. C. A internet das coisas:
avaliação do grau de aceitação da tecnologia RFID
pelo cidadão comum. 2015. 87 f. Dissertação
(Mestrado em Gestão) – Faculdade de Economia e
Gestão – Universidade Católica Portuguesa, Porto,
2015.
[7] ELECTRONICS. Wireless Sensor Networks and
their Applications. Disponível em:
https://www.elprocus.com/introduction-to-wireless-
sensor-networks-types-and-applications/. Acesso em
novembro de 2019.
[8] ELECTRONICS360. 20 Billion Connected
Internet of Things Devices in 2017, IHS Markit Says.
2017. Disponível:
https://electronics360.globalspec.com/article/8032/20-
billion-connected-internet-of-things-devices-in-2017-
ihs-markit-says. Acesso em: novembro de 2019.
[9] IBRAHIM E. H. A. Real-Time Monitoring for
Data Greenhouse Based on RaspBerry Pi Technology.
Electrical Department, College of Engineering, AL-
Baha University, AL-Baha, KSA 2019, V6, e5138,
março de 2019.
[10] INSTRUMENTATION FORUM. Major
Components of PLC” Disponível em:
https://instrumentationforum.com/t/major-
components-of-plc/5715. Acesso em: novembro de
2019.
[11] IGNITION DOCUMENTATION. 2015-2019
Inductive Automation. Disponível em:
https://docs.inductiveautomation.com/. Acesso em
novembro de 2019.
[12] JAYARAMAN, P. P.; YANG, X.; YAVARI, A.;
GEORGAKOPOULOS, D.; YI, X. Privacy preserving
internet of things: from privacy techniques to a
blueprint architecture and efficient implementation.
Future Generation Computer Systems, v. 76, p. 540-
549, November 2017.
[13] GOOGLE TRENDS. Volume de pesquisas no
Google sobre WSN e IoT. Google Trends. Maio de
2019,
https://trends.google.com.br/trends/explore?date=2006
-01-01%202018-12-
31&q=internet%20of%20things,%2Fm%2F043x2v
[14] GONZALES I. et al. A Literature Survey on
Open Platform Communications (OPC) Applied to
Advanced Industrial Environments. Universidade da
Espanha. Electronics 2019, 8, 510;
doi:10.3390/electronics8050510.
[15] GITHUB.COM “List of Open Source OPC UA
Implementations”. Disponível em:
https://github.com/open62541/open62541/wiki/List-
of-Open-Source-OPC-UA-Implementations. Acesso
em: novembro 2019.
[16] MECCANISMO COMPLESSO. Raspberry
section – news, events, posts and courses. 2017.
https://www.meccanismocomplesso.org/en/raspberry-
section-news-events-posts-and-courses/. Acesso em
novembro de 2019
[17] MORRISON, J. Flow-Based Programming: A
New Approach to Application Development, Van
Nostrand Reinhold, NY, 1994. ISBN 0-442-01771-5.
[18] NATIONAL INSTRUMENTS. Why OPC UA
Matters. Disponível em: https://www.ni.com/pt-
br/innovations/white-papers/12/why-opc-ua-
matters.html. Acesso em: novembro 2019.
Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE
ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE
-15-
[19] NODERED.ORG “Creating your first flow”.
Disponível em: nodered.org/docs/tutorials/first-flow.
Acesso em Novembro de 2019.
[20] OPC DataHub. Disponível em:
https://opcdatahub.com/Docs/dho-gettingstarted.html
Acesso em: novembro de 2019.
[21] OPC FOUNDATION. What is OPC?. 2019.
Disponível em: https://opcfoundation.org/about/what-
is-opc/. Acesso em novembro de 2019.
[22] OPENSOURCE.COM. What is a Raspberry Pi?.
Disponível em:
https://opensource.com/resources/raspberry-pi. Acesso
em novembro de 2019
[23] ONU News. População mundial atingiu 7,6
bilhões de habitantes. 2017. Disponível em:
https://news.un.org/pt/story/2017/06/1589091-
populacao-mundial-atingiu-76-bilhoes-de-habitantes.
Acesso em novembro de 2019
[24] RASPBERRYPI COMMUNITY. Disponível em:
https://www.raspberrypi.org/documentation/installatio
n/noobs.md. Acesso em: novembro de 2019
[25] ROBLEK, V. A Complex View of Industry 4.0.
Slovenia, 2016. Disponível em:
http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/2158244
016653987. Acesso em: Agosto de 2019.
[26] REVISTA OLHAR DIIGTAL. Saiba tudo sobre
o minicomputador que é febre entre os fãs de
tecnologia. Disponível em:
https://olhardigital.com.br/noticia/raspberry-pi-o-que-
e-para-que-serve-e-como-comprar/82921. Acesso em
novembro de 2019
[27] SANTOS, B. P. Internet das Coisas: da Teoria à
Prática. 2016. 57 f. Departamento de Ciência da
Computação. Universidade Federal de Minas Gerais
(UFMG), Belo Horizonte-MG, 2016.
[28] SOUTO, F. INTERNET OF THINGS: UMA
INVESTIGAÇÃO DO CONHECIMENTO
CIENTÍFICO EM ARTIGOS ACADÊMICOS NA
ÚLTIMA DÉCADA. Revista Eletronica de
Administração e Turismo (ReAT). Universidade
Federal de Santa Maria - UFSM Dezembro de 2018.
[29] THEAUTOMATION.COM. OPC-UA vs DA.
2018. Disponível em:
https://theautomization.com/opc-ua-vs-da/. Acesso
em: novembro de 2019
[30] W. Bolton, Programmable Logic Controllers,
Fifth Edition, Newnes, 2009 ISBN 978-1-85617-751-
1, Chapter 1
[31] ZAMBRANO, A. M.; PEREZ, I.; PALAU, C.;
ESTEVE, M. Technologies of internet of things
applied to an Earthquake Early Warning System.
Future Generation Computer Systems, v. 75, p. 206-
215, October 2017.
[32] ZHAO, C. W. et. al. Exploring IOT Application
Using Raspberry Pi. International Journal of Computer
Networks and Applications. Volume 2, Issue 1. 2015.
[33] ZHONG, R. Y.; XU, X.; KLOTZ, E.;
NEWMAN, S. T. (2017) Intelligent manufacturing in
the context of industry 4.0: a review. Engineering, v.
3, n. 5, p. 616-630, October 2017.
[34] ZUIN, V. G.; ZUIN, A. A. S. A formação no
tempo e no espaço da internet das coisas. Educação &
Sociedade, Campinas, v. 37, n. 136, p.757-773,
jul./set. 2016.
Best PDF Encryption Reviews

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案
行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案
行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案releaseey
 
TIA PORTAL Sitrain tags do plc
TIA PORTAL Sitrain tags do plcTIA PORTAL Sitrain tags do plc
TIA PORTAL Sitrain tags do plcJuremir Almeida
 
Fruit shop techdays 2015
Fruit shop techdays 2015Fruit shop techdays 2015
Fruit shop techdays 2015Bruno Boucard
 
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005Rafael Nascimento
 
NBR 5461 - iluminacao - terminologia
NBR 5461 - iluminacao - terminologiaNBR 5461 - iluminacao - terminologia
NBR 5461 - iluminacao - terminologiaRobson Barbosa
 

Mais procurados (8)

[React-Native Tutorial] Map
[React-Native Tutorial] Map[React-Native Tutorial] Map
[React-Native Tutorial] Map
 
行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案
行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案
行政院會簡報:財政部簡報:房屋稅差別稅率2.0方案
 
Book Studio Bois
Book Studio BoisBook Studio Bois
Book Studio Bois
 
TIA PORTAL Sitrain tags do plc
TIA PORTAL Sitrain tags do plcTIA PORTAL Sitrain tags do plc
TIA PORTAL Sitrain tags do plc
 
Fruit shop techdays 2015
Fruit shop techdays 2015Fruit shop techdays 2015
Fruit shop techdays 2015
 
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005
Sinapi manual de_metodologias_e_conceitos_v005
 
NBR 5461 - iluminacao - terminologia
NBR 5461 - iluminacao - terminologiaNBR 5461 - iluminacao - terminologia
NBR 5461 - iluminacao - terminologia
 
Barilgiin noram durem
Barilgiin noram duremBarilgiin noram durem
Barilgiin noram durem
 

Semelhante a Plataforma IoT com Node-RED para controle de work-orders

Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriais
Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriaisInternet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriais
Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriaisAraújo Kambangula
 
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASIL
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASILA INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASIL
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASILFaga1939
 
Aula1 io t
Aula1 io tAula1 io t
Aula1 io tUFRN
 
Revista Cisco Live ed 16
Revista Cisco Live ed 16Revista Cisco Live ed 16
Revista Cisco Live ed 16Cisco do Brasil
 
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.ti
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.tiBluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.ti
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.tiSergio Loza
 
Apresentação internet das coisas (1).pptx
Apresentação internet das coisas  (1).pptxApresentação internet das coisas  (1).pptx
Apresentação internet das coisas (1).pptxmonigestaom
 
Internet Das Coisas Trabalho Acadêmico
Internet Das Coisas Trabalho AcadêmicoInternet Das Coisas Trabalho Acadêmico
Internet Das Coisas Trabalho AcadêmicoFernando Palma
 
Internet of things_iot_ibsg_0411final
Internet of things_iot_ibsg_0411finalInternet of things_iot_ibsg_0411final
Internet of things_iot_ibsg_0411finalFabio de Freitas
 
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligente
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede InteligenteA Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligente
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligenteandersonmagildo
 
Mba2014.10 future internet2020-iot-v2
Mba2014.10   future internet2020-iot-v2Mba2014.10   future internet2020-iot-v2
Mba2014.10 future internet2020-iot-v2Daniel Simoes
 
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0CESAR
 

Semelhante a Plataforma IoT com Node-RED para controle de work-orders (20)

IoT Internet das Coisas
IoT Internet das CoisasIoT Internet das Coisas
IoT Internet das Coisas
 
Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriais
Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriaisInternet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriais
Internet of things_(io_t)_e_as_profundas_modificacoes_nos_processos_industriais
 
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASIL
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASILA INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASIL
A INDÚSTRIA 4.0 E O DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL DO BRASIL
 
Aula1 io t
Aula1 io tAula1 io t
Aula1 io t
 
Internet das-coisas
Internet das-coisasInternet das-coisas
Internet das-coisas
 
Revista Cisco
Revista CiscoRevista Cisco
Revista Cisco
 
Revista Cisco Live ed 16
Revista Cisco Live ed 16Revista Cisco Live ed 16
Revista Cisco Live ed 16
 
internet das coisas .pptx
internet das coisas .pptx internet das coisas .pptx
internet das coisas .pptx
 
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.ti
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.tiBluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.ti
Bluemix innovationplatform for_iot_pt_br_eco.ti
 
Web 3.0 - FEI, 2014
Web 3.0 - FEI, 2014Web 3.0 - FEI, 2014
Web 3.0 - FEI, 2014
 
Apresentação internet das coisas (1).pptx
Apresentação internet das coisas  (1).pptxApresentação internet das coisas  (1).pptx
Apresentação internet das coisas (1).pptx
 
O que seria a Indústria 4.0?
O que seria a Indústria 4.0?O que seria a Indústria 4.0?
O que seria a Indústria 4.0?
 
Internet das coisas
Internet das coisasInternet das coisas
Internet das coisas
 
Internet Das Coisas Trabalho Acadêmico
Internet Das Coisas Trabalho AcadêmicoInternet Das Coisas Trabalho Acadêmico
Internet Das Coisas Trabalho Acadêmico
 
Internet of things_iot_ibsg_0411final
Internet of things_iot_ibsg_0411finalInternet of things_iot_ibsg_0411final
Internet of things_iot_ibsg_0411final
 
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligente
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede InteligenteA Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligente
A Revolução da Internet das Coisas Conectando o Mundo em uma Rede Inteligente
 
Mba2014.10 future internet2020-iot-v2
Mba2014.10   future internet2020-iot-v2Mba2014.10   future internet2020-iot-v2
Mba2014.10 future internet2020-iot-v2
 
Internet das coisas
Internet das coisasInternet das coisas
Internet das coisas
 
Internet das Coisas hoje
Internet das Coisas hojeInternet das Coisas hoje
Internet das Coisas hoje
 
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0
[CESAR REPORTS] Industrial Internet of Things: A Revolução da Indústria 4.0
 

Mais de Tárcio Sales

Protocolos de Roteamento
Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento
Protocolos de RoteamentoTárcio Sales
 
Gamification No Desenvolvimento de Sistemas
Gamification No Desenvolvimento de SistemasGamification No Desenvolvimento de Sistemas
Gamification No Desenvolvimento de SistemasTárcio Sales
 
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)Tárcio Sales
 
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"Tárcio Sales
 
Apresentação Desembarc - Busca Busão
Apresentação Desembarc - Busca BusãoApresentação Desembarc - Busca Busão
Apresentação Desembarc - Busca BusãoTárcio Sales
 
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - Desembarc
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - DesembarcApresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - Desembarc
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - DesembarcTárcio Sales
 
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e Autômatos
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e AutômatosLista de Exercícios - Linguagem Formais e Autômatos
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e AutômatosTárcio Sales
 
Melanoma classificação ABCD
Melanoma classificação ABCDMelanoma classificação ABCD
Melanoma classificação ABCDTárcio Sales
 

Mais de Tárcio Sales (8)

Protocolos de Roteamento
Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento
Protocolos de Roteamento
 
Gamification No Desenvolvimento de Sistemas
Gamification No Desenvolvimento de SistemasGamification No Desenvolvimento de Sistemas
Gamification No Desenvolvimento de Sistemas
 
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)
Sistema de Telefonia Móvel – Terceira Geração (3G)
 
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"
Shopping Maps - Apresentação Projeto "Um susto, uma ideia"
 
Apresentação Desembarc - Busca Busão
Apresentação Desembarc - Busca BusãoApresentação Desembarc - Busca Busão
Apresentação Desembarc - Busca Busão
 
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - Desembarc
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - DesembarcApresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - Desembarc
Apresentação Grupo de Desenvolvimento Embarcado Uninorte - Desembarc
 
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e Autômatos
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e AutômatosLista de Exercícios - Linguagem Formais e Autômatos
Lista de Exercícios - Linguagem Formais e Autômatos
 
Melanoma classificação ABCD
Melanoma classificação ABCDMelanoma classificação ABCD
Melanoma classificação ABCD
 

Último

Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptx
Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptxBanco Sul-Americano do Brasil -2023.pptx
Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptxTherionAkkad2
 
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais Privados
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais PrivadosGestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais Privados
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais PrivadosGuilhermeLucio9
 
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdf
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdfAulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdf
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdfMateusSerraRodrigues1
 
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptx
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptxPatrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptx
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptxAssimoIovahale
 
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptx
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptxResistencias dos materiais I - Tensao.pptx
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptxjuliocameloUFC
 
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024Consultoria Acadêmica
 
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docx
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docxAE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docx
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docxConsultoria Acadêmica
 

Último (7)

Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptx
Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptxBanco Sul-Americano do Brasil -2023.pptx
Banco Sul-Americano do Brasil -2023.pptx
 
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais Privados
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais PrivadosGestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais Privados
Gestão de obras e projetos - Associação Nacional de Hospitais Privados
 
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdf
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdfAulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdf
Aulas Práticas da Disciplina de Desenho Técnico Projetivo _ Passei Direto.pdf
 
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptx
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptxPatrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptx
Patrimonio Edificado da Ilha de Moçambique.pptx
 
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptx
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptxResistencias dos materiais I - Tensao.pptx
Resistencias dos materiais I - Tensao.pptx
 
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024
AE03 - TEORIAS DA ADMINISTRACAO UNICESUMAR 51/2024
 
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docx
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docxAE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docx
AE03 - VIBRACOES MECANICAS E ACUSTICAS.docx
 

Plataforma IoT com Node-RED para controle de work-orders

  • 1. PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL - UNINORTE – MANAUS, AM, BRASIL, NOVEMBRO/2019 TEMA: UMA PLATAFORMA DE INTERNET DAS COISAS COM NODE-RED PARA CONTROLAR UM PROCESSO DE WORK-ORDERS EM UMA EMPRESA DO POLO INDUSTRIAL DE MANAUS RESUMO A Internet das Coisas é aquela que dispositivos físicos, associados a internet, podem se conectar, coletar e trocar informações simultaneamente. Usuários de computadores estão cada vez mais entusiasmados pela grande quantidade de dispositivos portáteis disponíveis no mercado relacionado a IoT (Internet of Things). Grandes companhias como Google e Microsoft já estão atuando fortemente para atender essa demanda da 4ª Revolução Industrial, que já é uma realidade no Polo Industrial de Manaus. Observa-se, que devido a necessidade de maior eficiência, produtividade e competitividade, torna-se necessário constantemente fazer alterações nos processos produtivos de modo a modernizá-los e isso pode envolver novos processos, equipamentos, reprogramação de informações etc. Dessa forma, em uma empresa do polo industrial de Manaus fez-se necessário a elaboração de um estudo para controlar e gerenciar as Ordens de Produção (Work-Orders), permitindo que se tenha o controle e rastreabilidade dos produtos. O objetivo deste trabalho é fornecer uma alternativa de baixo custo, robusto, flexível e escalável e de código aberto para a necessidade da empresa citada. Uma plataforma de “Internet of Things” foi configurada e desenvolvida. Visando o futuro da produção e da disseminação da informação, já é um fato que a 4ª Revolução Industrial veio para melhorar a qualidade de produtos, serviços e processos de forma contínua, cujos investimentos trazem um retorno rápido, devido aos benefícios em termos de agilidade e flexibilidade aos processos para atender um mercado cada vez mais exigente. Palavras-chave: Internet das Coisas, RaspBerry, Node-Red, PLC, OPC
  • 2. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -2- 1 INTRODUÇÃO A Internet of Things (IoT), em português, Internet das Coisas é aquela que dispositivos físicos, associados a internet, podem se conectar, coletar e trocar informações. Permite-se detectar e controlar objetos (dispositivos) através de uma infraestrutura já existente, cria uma integração direta entre o mundo físico e o mundo dos sistemas de computadores [4]. O movimento IoT permite a criação de produtos, serviços, novas tecnologias, modelos de negócios completamente novos que prometem ganhos em diversas áreas e notoriamente na indústria [25]. A recente revolução da Indústria, denominada Indústria 4.0, mantém a promessa de maior flexibilidade na fabricação, customização, maior qualidade e melhor produtividade, onde a fabricação inteligente e autônoma desempenha um papel fundamental [33]. De acordo com o Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG), a Internet das Coisas, também denominada como Internet dos Objetos, tende a mudar como conhecemos a internet hoje em dia, e inclusive, mudar a nós mesmos, quanto a Internet. A rede mundial de computadores mudou a maneira como os indivíduos vivem, da mesma forma, o modo de trabalho vem sendo reorganizado com o passar do tempo em função dos constantes avanços da tecnologia [28]. O crescimento explosivo de smartphones e tablets levou o número de dispositivos conectados à internet até 12.5 bilhões em 2010 [4], 20 bilhões em 2017 [8] e estima-se que em até 2020 haverá mais de 26 bilhões de dispositivos conectados [23]. A população humana chegou à 6.8 bilhões em 2010 [4] e 7.6 bilhões em 2017 [23], tornando o número de dispositivos conectados por pessoa, respectivamente, superior a 1 (aproximadamente 1.84) pela primeira vez na história em 2010 e superior a 2 (aproximadamente 2.63) em 2017. Detalhando ainda mais os números, estima-se que o IoT surgiu entre os anos de 2008 e 2009 [4]. Este estudo justifica-se pela relevância que o conceito de Internet of Things (IoT) traz ao campo de inovações. A IoT tende a otimizar os processos que envolvem o cotidiano, desde pequenas atividades domésticas, residências, no serviço público, na saúde, e até os mais projetos complexos voltado para industriais e gerenciais. Assim, este trabalho apresenta uma otimização de um processo de produção da empresa ABC que abrange os seguintes processos: Controle de lançamento do Produto; Validação do Processo de Produção e Rastreabilidade. O usuário insere os dados do Produto, que são transmitidos, processados e validados, após essa etapa a máquina de produção é controlada baseando-se nas informações processadas e recebidas. Para a transmissão e troca das informações com o banco de dados será utilizado um hardware RaspBerry Pi 3. Este trabalho está organizado em 5 seções que seguem dispostas: a primeira seção apresenta o contexto e objetivo do estudo, na segunda seção é Revisão Bibliográfica que explica e embasa as tecnologias e conceitos que foram utilizados, a terceira seção relata a Metodologia aplicada, na sequência a quarta seção expõe os Resultados e Discussões, e na seção final é exposto as conclusões. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Trabalhos Relacionados [1] desenvolveu uma plataforma IoT com Google Eddystone Beacons para pequenas e médias companhias varejistas, com o objetivo de fornecer conveniência ao cliente, maior experiência de compra, acessibilidade e competitividade de mercado com grandes varejistas. No estudo utilizamos a plataforma IOT para compartilhar informações com outros dispositivos. [9] desenvolveu uma plataforma IoT com Node-Red e RaspBerry Pi para monitoramento da intensidade de luz, temperatura e umidade em tempo real para estufas de água manipulando as interfaces I/O (Input/Output) digitais. No estudo utilizamos o RaspBerry Pi e Node-Red para enviar as informações da Ordem de Produção e Ordem de trabalho via Leitor de Código de Barras conectado na interface USB (Unified Serial Bus). [32] iniciou uma pesquisa exploratória envolvendo o advento do IOT e o RaspBerry Pi com o intuito de desenvolver um servidor de arquivos baseando em Linux. A abordagem do presente estudo é similar pois utilizou-se um sistema operacional também baseado em Linux, entretanto o foco maior foi utilizar o Node-Red para definição dos fluxos do processo. [14] desenvolveu um amplo estudo envolvendo as aplicabilidades e capacidade do OPC (Open Platform Communications) como interface de decisão para avançadas estruturas industriais. No estudo, utilizou-se OPC-UA, uma versão mais focada na interação e troca de informações entre diversos dispositivos distintos. 2.2 Internet das Coisas A IoT (Internet of Things) ou em português, Internet das coisas, também conhecida como Internet
  • 3. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -3- dos Objetos diz respeito a uma rede de objetos que tem uma tecnologia embutida, geralmente sensores e microprocessadores que são capazes de interagir entre si [6]. O termo IoT é um tipo de interface de comunicação entre humanos, máquinas e objetos que se inovaram em diversas perspectivas: na produção, reprodução e na utilização [34]. IoT é muito mais do que casas inteligentes e aparelhos conectados [31]. Trata-se de obter conhecimento do físico em tempo real e de forma remota [3]. E, hoje com a crescente expansão dos smartphones é possível utilizar os sensores embutidos para monitorar o ambiente a qualquer momento e de qualquer lugar. Entretanto alerta-se que como qualquer outro sistema de informação baseado na Web, a aplicação IoT ficar vulnerável as ameaças de segurança e privacidade [12]. A Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG), relata que a Internet das Coisas, tende a mudar como conhecemos a Internet hoje em dia, e inclusive, mudar a nós mesmos, de como acessamos a rede mundial de computadores. O crescimento explosivo de smartphones e tablets levou o número de dispositivos conectados à Internet até 12,5 bilhões em 2010, à medida que a população humana chegou a 6.8 bilhões, tornando o número de dispositivos conectados por pessoa superior a 1 (aproximadamente 1.84) pela primeira vez na história. Detalhando ainda mais os números, como ilustra a Figura 1, estima-se que o IoT surgiu entre 2008 e 2009. Isso porque a IoT é o momento exato que mais dispositivos (coisas e objetos) foram conectados à Internet do que pessoas [4]. Figura 1: Surgimento da Internet das Coisas Fonte: [4] Nessa época, a IoT era associada ao uso da tecnologia RFID (Radio Frequency IDentification). Entretanto, o termo ainda não tinha grande foco de pesquisas, nos anos entre 2008 a 2010 as buscas eram mais direcionadas para a tecnologia WSN (Wireless Sensor Network), uma rede de dispositivos que se comunicam e trocam informações entre si, como por exemplo a rede sem fio de um laptop [7]. A partir de 2012 as buscas para IoT dispararam e foi previsto que levaria entre 5 a 10 anos para que a tecnologia fosse adotada definitivamente pelo mercado [13]. E, atualmente tem significativa e sólida utilização no âmbito acadêmico e industrial [27]. A Figura 2 apresenta uma relação de pesquisas no Google sobre WSN e IOT. Figura 2: Volume de pesquisas no Google sobre WSN e IoT Fonte: [13] 2.3 Node-Red Desenvolvido originalmente pela IBM’s Emerging Technology Services team, Node-RED é uma ferramenta de programação baseada em Fluxos. A ferramenta foi idealizada por J. Paul Rodker Morrison nos 70, um programador canadense de origem britânica. Morrison inventou o conceito Flow- based programming (FBP) ou em português, programação baseada em fluxos. Essa abordagem consiste em descrever o comportamento de um aplicativo como uma rede de “nós”, onde cada “nó” tem um propósito bem definido [17]. Em sistemas de informação, de acordo com [17], a FBP é um paradigma de programação que se baseia em uma metáfora de “fábrica de processamento de dados”, para projetar e construir aplicativos. FBP define aplicações como redes de processos de caixa preta, que se comunicam via blocos de dados, transmitido por conexões predefinidas e especificadas externamente de seus processos, semelhante uma esteira transportadora levando objetos de um ponto para outro ponto previamente definido. Portanto, o FBP é naturalmente orientado a componentes. A Figura 3 ilustra a Programação Baseada em Fluxos. Um processo “A” transmite informações processadas para o fluxo “B”. E posteriormente, o processo “A” transmite a mesma informação para o fluxo “C”.
  • 4. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -4- Figura 3: Exemplo de transmissão de dados entre fluxos Fonte: [17] Os “nós” ou nodes são criados quando um fluxo é implantado, informações são enviadas e/ou recebidas enquanto o fluxo está em execução. Os fluxos são constituídos, de modo geral, de dois arquivos; um arquivo JavaScript que define o que o “nó” faz e um arquivo HTML que define as propriedades do “nó” [19]. As Figuras 4 e 5 respectivamente ilustram os arquivos de configurações. Figura 4: Exemplo do arquivo JavaScript Fonte: [19] Figura 5: Exemplo do arquivo HTML Fonte: [19] 2.4 RaspBerry Pi De acordo com a Revista Eletrônica Olhar Digital [26], um RaspBerry Pi é um microcomputador, semelhante a um computador ou laptop convencional. No entanto, a principal diferença é que esse dispositivo é compacto e possui todos os principais componentes de um computador numa pequena placa do tamanho aproximadamente de um cartão de crédito. A primeira versão, do RaspBerry Pi, foi lançada em 2012 e houve várias iterações e variações lançadas a partir disso como é relatado em [22]. A Figura 6, ilustra a Evolução do RaspBerry Pi de 2012 a 2016. Figura 6: Evolução da placa RaspBerry Pi de 2012 a 2016 Fonte: [16] Os usuários do RaspBerry Pi utilizam essa tecnologia para aprender técnicas de programação, construir pequenos e médios projetos de hardware, fazer automação residencial e inclusive aplicar para área industrial [22]. Uma compacta placa do RaspBerry Pi 3 Modelo B inclui os seguintes acessórios e recursos ilustrado na Figura 7. Figura 7: Descrição do RaspBerry Pi3 e Acessórios/Portas Fonte: [9] É comum encontrar várias comparações sobre a terceira geração do RaspBerry Pi, lançado em 2016, com um Computador convencional, isso devido pelo significativo upgrade de performance. O processador foi atualizado para versão Quad-Core com maior desempenho, mais eficiência por clock e suporte de 64 bits, usando um conjunto de instruções ARMv8 da
  • 5. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -5- Intel. O RaspBerry Pi 3 manteve 1GB de memória RAM e existem alguns estudos para lançar uma nova versão com 2GB. A adição mais importante na terceira geração é o suporte a redes sem fio (Wi-Fi), sem a necessidade de componentes adicionais [5]. 2.5 Controladores Lógicos Programáveis (CLP) Um CLP (Controladores Lógicos Programáveis) ou do inglês PLC (Programmable Logic Controller) é uma espécie de computador industrial que tem a função de monitorar continuamente o estado dos dispositivos de entrada conectado e tomar decisões para controlar o estado dos dispositivos de saída baseando-se em um programa personalizado [2]. Com a revolução da Indústria 4.0, a utilização do CLP tornou-se comum em uma linha de produção, pois possibilita a automação de processos, o que por consequência contribui para a redução de custos. Com a utilização desses controladores é possível combinar vários dispositivos de entrada e saída para melhor se adequar a necessidade do processo da companhia [2]. Um PLC é composto em 3 partes principais, como ilustra a Figura 8. Figura 8: Componentes de um PLC Fonte: [2] Os dispositivos de Entrada ou Inputs incluem botões, sensores, potenciômetros entre outros. A função do módulo de entrada é emitir um sinal interno para o processamento, esse módulo de entrada pode ser analógico e/ou digital [10]. Os dispositivos de Saída ou Outputs incluem bobinas de contato, solenoides, lâmpadas, motores entre outros. O módulo de saída é executado após processamento na CPU, e pode ativar ou desativar um dispositivo externo, tal módulo pode ser analógico e/ou digital [10]. A CPU (Central Processing Unit), ou Unidade de Processamento Central controla e processa todas as operações, portanto pode-se dizer que o cérebro [10]. A CPU pode executar várias funções aritméticas e de manipulação de dados baseando-se nas seções de entrada e saída. A função do CPU são: 1. Receber sinais de entrada; 2. Executar o programa e tomar decisões para controlar a operação do equipamento ou processo; 3. Ativar ou Desativar sinais de saída [10]. A Figura 9 ilustra alguns dispositivos de entrada e saída. Figura 9: Exemplos de dispositivos de enntrada e saída de um PLC Fonte: [61] Com base nisso, pode-se dizer que existe três etapas fundamentais na operação de um PLC, que são: a) Análise dos dispositivos de entrada conectados; b) Verificação e execução contínua do programa do usuário; c) Ativação ou desativação dos dispositivos de saída conectados; Essas etapas ocorrem continuamente em um loop de repetição [2], como ilustra a Figura 10. O programa do PLC é tipicamente gravado em um aplicativo de computador e baixado por um cabo de conexão direta ou por meio de uma rede [30]. Figura 10: Diagrama de Execução do programa de um PLC Fonte: [2]
  • 6. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -6- Para criar um programa para o PLC é possível utilizar uma das seguintes linguagens de programação: a) Ladder Diagram (LD) é a linguagem mais comum e utilizada por diversos fabricantes e usuários finais. É uma linguagem gráfica inicialmente utiliza-se contatos simples que simulam a abertura ou fechamento dos sinais de entrada ou saídas. Essa linguagem foi expandida para incluir instruções como Contadores, Temporizadores, Registros e operadores aritméticos. b) Function Blocks Diagram (FBD) é uma linguagem gráfica que representa fluxos de sinais e dados através de blocos funcionais reutilizáveis. É muito útil para expressar a interconexão de algoritmos e a lógica de sistema de controle. c) Structured Text (ST) é uma linguagem texto de alto nível que incentiva a programação estruturada. Possui uma estrutura de linguagem (sintaxe) similar ao Pascal e suporta uma ampla variedade de instruções. A funcionalidade do PLC evoluiu ao longo dos anos para incluir Controle sequencial de relé, controle de movimento, controle de processo, sistemas de controle distribuído e rede. Os recursos de manipulação de dados, armazenamento, poder de processamento e comunicação são aproximadamente equivalentes aos computadores de mesa. Os computadores de mesa não são aceitos facilmente na indústria pesada porque esses equipamentos tem sistemas operacionais menos estáveis do que os PLCs e também o hardware normalmente não são projetados para os mesmos níveis de tolerância à temperatura, umidade, vibração e longevidade [30]. 2.6 Servidores OPC (Open Platform Communications) OPC é uma plataforma de comunicação aberta ou Open Platform Communications em inglês, que tem a capacidade de interagir com outros sistemas permitindo a troca segura e confiável de dados no espaço de automação industrial e em outros setores. É uma plataforma independente e que garante o fluxo contínuo de informações entre dispositivos de diversos fabricantes. A Fundação OPC é responsável pelo desenvolvimento e manutenção deste padrão. Compõe uma série de especificações desenvolvidas por fornecedores do setor industrial, usuários finais e desenvolvedores de software, incluindo acesso a dados em tempo real, monitoramento de alarmes e eventos, acesso a dados históricos e de outras aplicações [20]. A Fundação OPC lançou em 1996 a primeira versão com o objetivo de abstrair protocolos complexos e específicos por meio de uma interface padronizada e simples, permitindo dispositivos externos como sistemas HMI (Human-Machine Interface), SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), PLC (Programmable Logic Controller) fizessem uma interface com um “intermediário” que coletaria e enviaria dados. Como resultados, surgiu toda uma indústria caseira de produtos, permitindo que os usuários finais implementassem sistemas usando diferentes produtos, mas todos interagindo em si [21]. De acordo com Fundação OPC essa plataforma de comunicação aberta nasceu para controle de processos, essas especificações tiveram ampla adoção em vários setores, como na manufatura, automação predial e residencial, petróleo e gás, energia renovável entre outros [21]. Com a introdução de arquiteturas orientadas a serviços de manufatura, surgiram novos desafios em segurança e modelagem de dados. Para atender a essas necessidades a Fundação OPC desenvolveu uma nova plataforma de comunicação aberta, rica em recursos, interoperável, escalável, flexível e com grande oportunidade no mercado futuro [21]. O OPC-UA ou OPC Arquitetura Unificada, foi lançado em 2008, é uma arquitetura orientada a serviços e independente de plataforma e sistema operacional. A Figura 11 ilustra a nova arquitetura ignora a necessidade de um componente baseado em Windows e pode se comunicar diretamente com outros dispositivos incorporados nos CLPs [30]. Figura 11: Arquitetura OPC e OPC-UA Fonte: [18] OPC-UA estende as funcionalidades do modelo original, OPC, aprimorando a segurança e migrando para uma implementação independente de plataforma,
  • 7. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -7- baseado inclusive nas tecnologias Web. As melhorias do OPC-UA superaram muito os desafios do modelo anterior e incentivaram consideravelmente a utilização na área de automação industrial e em outras áreas de aplicações que exigem uma interface de comunicação aberta e segura [18]. A Indústria 4.0 é a tendência atual para principais companhias de manufatura e automação. Portanto, não se pode pensar em Indústria 4.0 sem a utilização do modelo OPC-UA, recomendado pelo padrão IEC (International Electrotechnical Commission), é o mais adequado para comunicação entre os dispositivos como ilustra a Figura 12 e atualmente esse modelo é considerado como uma IOT inteira [29]. Figura 12: Plataforma Unificada e Escalável Servidor OPC-UA Fonte: [29] 3 METODOLOGIA 3.1 Instalação do Sistema Operacional no RaspBerry Pi3 No sentido de viabilizar uma unidade de processamento de dados, foi utilizado o RaspBerry Pi3, considerando o baixo custo, alta capacidade de processamento, grande capacidade de memória disponível e disponibilidade de executar o Node-RED. Esse hardware pode ser considerado para uma plataforma IoT (Internet of Things), pois permite a transmissão, coleta e processamento de dados [1]. O sistema operacional instalado foi a versão RaspBian, que é baseado no Kernel Linux Debian, utilizou-se o pacote NOOBS (New Out Of Box Software), para instalação do sistema operacional. As Figuras 13 e 14 ilustram a etapa de instalação do RaspBian. Figura 13: Instalação do RaspBian Fonte: [24] Figura 14: Seleção da Instalação do Pacote Fonte: [24] O pacote NOOBS foi baixado do site oficial da comunidade raspberrypi.org. As características do hardware utilizado para instalação do sistema operacional são detalhadas no Quadro 1. Quadro 1: Características do hardware para Instalação do Sistema Operacional ITEM DESCRIÇÃO 1 RaspBerry Pi 3 Model B 2 Processador Broadcom ARMv8 Quad- Core 64bits 3 Memória RAM: 1GB 4 Adaptador WiFi integrado 5 Conector de Vídeo HDMI 6 4 Portas USB 2.0 7 Adaptador de Rede Ethernet 10/100/1000 8 Slot para Micro SD 9 Cartão de Memória Classe 10 32 GB Fonte: Autor Ao final da instalação do sistema operacional, RaspBian, foi necessário a instalação adicional de alguns pacotes e aplicativos do Kernel Linux. A
  • 8. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -8- Quadro 2 exibe os pacotes adicionais que foram instalados obedecendo a sequência, inclui-se também um breve comentário sobre cada pacote. Quadro 2: Pacotes adicionais instalado após conclusão dos RaspBian SEQ PACOTE COMENTÁRIO 1 npm Ferramentas essenciais para desenvolvimento com JavaScript 2 libusb-1.0-0-dev Biblioteca Linux debian para desenvolvimentos de dispositivos USB 3 npm install node-red- contrib-usbhid Ferramentas Node-RED para desenvolvimentos de dispositivos USB 4 npm install node-red- contrib-opcua Ferramentas Node-RED para desenvolvimento com OPCs 5 sudo npm install node-red- dashboard Ferramentas Node-RED para desenvolvimento de Dashboards Fonte: Autor 3.2 Elaboração dos Fluxos do Projeto no Node-Red Para comunicação e interação do projeto foi elaborado 4 fluxos distintos dentro da ferramenta Node-RED, esses fluxos tem o propósito de gerenciar e controlar partes específicas do projeto. Para este trabalho será descriminado o fluxo principal que exemplifica o método deste estudo. Para criação dos fluxos na ferramenta Node- RED foi utilizado uma ferramenta auxiliar de interface gráfica, desta forma facilitando e agilizando o desenvolvimento. A ferramenta auxiliar disponibiliza uma interface gráfica denominada Node-RED Dashboard. O projeto constitui-se de um fluxo principal e fluxos auxiliares, entretanto os fluxos são executados de forma distintas de acordo com condições e parâmetros pré-estabelecidos. O fluxo principal provê a entrada de dados para transmissão e processamento. A Figura 15, a seguir, ilustra um diagrama que o fluxo principal executa e faz interação com o usuário e a máquina de produção. Figura 15: Diagrama do Fluxo Principal Fonte: Autor O Fluxo principal como ilustrado na Figura 15, aguarda a leitura de uma Production Order (Ordem de Produção), e posteriormente a leitura de uma Work Order (Ordem de Trabalho), essas leituras são feitas com um leitor de código de barras conectado ao RaspBerry. Ao receber o dado do leitor, o dado é transmitido para o banco de dados via Internet, o banco de dados transmite de volta uma informação validando ou rejeitando a Production Order ou Work Order no Fluxo principal. Se validada, o fluxo continua e mensagens são exibidas para o usuário na tela da máquina, caso contrário o usuário deverá refazer a leitura de uma Production Order ou Work Order válida. Uma vez que as informações são validadas, o fluxo principal aguarda que o usuário confirme os dados na tela da máquina de produção. A máquina inicia o processo de funcionamento e solicita ao usuário que insira os produtos, na medida que os produtos são inseridos a máquina faz a contagem. Ao alcançar a quantidade previamente determinada na Work Order, o fluxo principal solicita a leitura de uma nova Work Order, o usuário pode optar em Encerrar ou Continuar. A Figura 16 exibe a tela da ferramenta Node-RED que compõe o projeto do Fluxo principal. Figura 16: Tela do Fluxo Principal no Node-RED Fonte: Autor
  • 9. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -9- 3.3 Instalação do Servidor OPC Com o intuito de trocar informações entre a máquina de produção e o banco de dados foi instalado um servidor OPC-UA, que por meio de um padrão e modelo bem definido estabelece uma comunicação contínua e confiável com controladores de diversos fabricantes. A ferramenta do servidor OPC-UA definida foi a Ignition, uma ferramenta para servidor, que atua como centro de uma planta de integração de sistemas, desenvolvido pela Inductive Automation nos Estados Unidos. É uma aplicação que exige uma licença para utilização. No entanto, existem outras aplicações baseadas no modelo software livre que poderiam ser utilizadas. Tais como [15]: open62541 baseado em Linguagem C; UA.NET Standard baseado em C# (C Sharp); Node-opcua baseado em JavaScript; FreeOpcUa baseado em C++ entre outras. Essa ferramenta foi adotada devido a empresa ABC possuir uma licença válida. O sistema operacional instalado no servidor, foi o Microsoft Windows Server na seguinte configuração: o Disco Rígido: 2 partições de 80GB o Memória RAM: 8GB o Processador: 2 CPU Intel Xeon 2.38 Ghz 16 cores o Sistema Operacional: Windows Server 2008 R2 A Figura 17 ilustra a tela de configuração do OPC-UA via interface web da ferramenta. Figura 17: Tela de Configuração Servidor OPC-UA Fonte: [11] As principais etapas da configuração do Servidor OPC-UA e a descrição do que representa seguem no Quadro 3. Quadro 3: Itens obrigatórios da configuração do Servidor OPC-UA na Ferramenta Ignition SEÇÃO ITEM DESCRIÇÃO Authentication Authentic ation Profile A ferramenta disponibiliza uma opção para definir uma conta de usuário e senha e autenticar para transmitir informações. Selecionar a opção “new” disponível na lista. Allowed Rules Para garantir que tanto o servidor OPC-UA e os clientes conectados possam ler e escrever dados entre si, definiu- se como “Read-Write”. Allow Annoymo us Access Devido a dispositivos OPC-UA clientes antigos foi necessário habilitar esse parâmetro. Expose Tag Providers Auditing Enabled Essa opção deve-se estar desativada. A configuração habilita outros módulos da Ferramenta que não se aplicam a este estudo. Server Server Port Define-se a porta que o serviço executará. Optou-se em manter as configurações padrão. EndPoint Access Define-se o endereço IP (Internet Protocol) do servidor OPC-UA. Fonte: Autor Após implementar as configurações citadas no Quadro 3, o servidor OPC-UA estar disponível para receber conexões clientes. A Figura 18 mostra a tela da ferramenta com diversas sessões clientes já conectadas.
  • 10. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -10- Figura 18: Tela da Ferramenta Ignition exibindo as sessões OPC-UA Fonte: Autor 3.4 Programa da Máquina A máquina possui um PLC da marca RockWell fabricante Allen Bradley modelo 1768-L43 CompactLogix 5343 Revisão firmware 20.19 e composto pelos seguintes módulos externos: a) Módulos de entrada digital e analógico b) Módulos de saída digital e analógico c) Módulo de comunicação de rede TCP/IP d) IHM (Interface Homem-Máquina) PanelView Plus 1000 As figuras 19 e 20 ilustram o controlador CompactLogix 1768 composto pelos módulos supracitados e o IHM (Interface Homem-Máquina). Figura 19: Controlador Lógico Programável (CLP) ou PLC (Programmable Logic Controller) utilizado no estudo Fonte: Autor Figura 20: Tela da Máquina 10 polegadas IHM (Interface Homem Máquina) utilizado no estudo Fonte: Autor A Figura 20 representa a tela que está disponível na máquina e onde o operador confirma os dados e tem todas informações do processo e produto. De modo que, a máquina iniciasse os processos de produção como esperado, foi necessário criar duas novas rotinas no programa principal da máquina. Para isso utilizou-se a aplicação Windows nativa do fabricante do PLC denominada RSLogix 500, para editar o programa original e criar as novas rotinas. Baseando-se no Fluxo definido na Figura 15, a primeira rotina criada foi direcionada para o tratamento das Production Orders, ou seja, quando o operador digitar um número de uma Production Order, esta será validada, o RaspBerry envia esses dados para o servidor OPC-UA, a rotina fica monitorando constantemente o servidor OPC-UA e ao detectar que houve uma transmissão a rotina recebe esses dados da Production Order, exibindo-a na Tela do operador. A segunda rotina foi direcionada para tratamento das Work Orders, seguindo os mesmos princípios da primeira rotina, o operador digita um número de uma Work Order, os dados são validados e transmitidos para o PLC via o servidor OPC-UA, posteriormente também exibidos na tela da máquina para o operador. Se o operador observar alguma informação inconsistente, o mesmo pode rejeitar a Work Order ou Production Order e posteriormente poderá digitar outra e validar novamente. As duas novas rotinas garantem que a máquina de produção só irá iniciar o processo de produção quando receber uma informação válida e confirmada pelo operador. Ao receber uma Ordem de trabalho válida e confirmada, todas as informações do produto que está em produção, ficam exibidas na Tela da Máquina, e também é exibido a quantidade solicitada pela Ordem de trabalho. A partir desse ponto, o operador deve inserir o produto na esteira principal da máquina, e na
  • 11. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -11- medida em que posiciona o produto na esteira, as informações são atualizadas na tela. Quando a quantidade solicitada é alcançada, a Ordem de trabalho é encerrada automaticamente, não permitindo inserir mais produtos na esteira. Ao concluir a Ordem de trabalho, a rotina respectiva transmite uma mensagem para o servidor OPC-UA, onde é registrado que a Work Order foi produzida e com a quantidade de produtos passada fisicamente pela esteira. Essas informações são coletadas pelo banco de dados que atualiza e disponibiliza a todos os departamentos responsáveis em tempo real. Dentro das rotinas supracitadas do programa da máquina, foi desenvolvido alguns tratamentos de erros e falhas com o propósito de garantir que o operador possa continuar suas atividades sem impactos para o processo produtivo ou servir de orientação para o mesmo. O Quadro 4 exibe as principais falhas e tratamentos de erros que foram implementados: Quadro 4: Mensagens de Falhas e Erros exibidos na Tela da Máquina Cód. Erro MENSAGEM DESCRIÇÃO 201 ProdOrder ou WorkOrder não existe A Ordem foi cancelada ou número foi digitado incorretamente 202 ProdOrder ou WorkOrder já lançada A Ordem já foi lançado na produção. 301 RaspBerry Não Conectado RaspBerry não conectado na rede 302 PLC Não Conectado PLC não conectado na rede 401 Quantidade da WorkOrder já alcançada Operador inseriu mais produtos do que solicitado na Ordem 402 Quantidade da WorkOrder não concluída A quantidade de produtos da Ordem não foi alcançada. Fonte: Autor Como mencionado todas as informações recebidas e transmitidas pela máquina são exibidas previamente na tela da máquina para que o operador possa ter o controle total da produção e do processo, dessa forma foi necessário a adaptação das telas do programa original. Alterou-se as telas do programa original de modo que a nova tela corresponda as duas rotinas executadas. Foi utilizado uma aplicação Windows nativa do fabricante do IHM denominada FactoryTalk View 10. As figuras 21 e 22 ilustram respectivamente, a tela da máquina quando uma nova ordem de trabalho é iniciada e quando um erro ou falha acontece. Figura 21: Mensagem da máquina após inserida a Ordem de Trabalho Fonte: Autor Figura 22: Mensagem da máquina informando um erro após inserida a Ordem de Trabalho Fonte: Autor 3.5 Materiais Adquiridos Para elaboração deste estudo foi necessário adquirir alguns dispositivos no mercado, o Quadro 5, a seguir mostra a lista de materiais e o custo. Quadro 5: Lista de materiais comprados ITEM QUANT. CUSTO R$ RaspBerry Pi 3 1 150,00 Cartão de Memória Sandisk 32Gb Class 10 1 90,00 Capa Case para RaspBerry Pi 3 1 30,00 Fonte de alimentação 5V 1 50,00 Leitor de Código de Barras Honeywell 2D 1 490,00 TOTAL: R$810,00 Fonte: Autor 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO As Figuras 23, 24, 25 e 26, a seguir, ilustram parte da máquina de produção e do processo produtivo após a implementação.
  • 12. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -12- Figura 23: Inserindo a Tag RFID na Esteira: A) operador colocou a Tag no começo da esteira. B) Tag está posicionada sobre a antena para leitura/gravação. Fonte: Autor Figura 24: RaspBerry Pi 3 instalado abaixo da esteira. Pode-se observar que dispositivo está conectado por meio do cabo de rede. Fonte: Autor Figura 25: Operador escaneia a Ordem de Trabalho e valida as informações na Tela. Fonte: Autor Figura 26: Operador inserindo produtos na esteira. Fonte: Autor Durante a elaboração desse estudo foram encontrados alguns problemas, relacionado a equipamentos e pessoas. Ficou mais visível esses problemas quando os operadores da máquina começaram a ser envolvidos, o que possibilitou fazermos os ajustes necessários e corrigi-los. Os principais problemas encontrados e a solução propostas foram: o Ao escanear a Ordem de Produção ou Ordem de Trabalho via Leitor de Código de Barras, a informação enviada para o RaspBerry não era reconhecida, a string (o texto recebido) precisava ser tratada na medida em que o fluxo do Node-Red processava. Para isto, foi criado um fluxo preliminar dentro do fluxo principal que organiza as leituras na medida que são escaneadas. o Identificou-se uma falha operacional, o operador não obedecia a sequência de leitura, como descrito na Figura 15. Para isto, foi criado dois fluxos distintos dentro do Fluxo Principal do Node-Red baseando-se no tamanho da string escaneada. E também, adicionado na Tela da máquina a sequência correta a ser seguida, de modo que só aceite a leitura do que está sendo solicitado. o Demora no retorno das informações. Identificou-se que o sinal de validação do RaspBerry era recebido cerca 5 segundos depois do operador inserir uma Ordem de Produção e/ou Ordem de Trabalho. Este problema é bem interessante pois identificou- se que o operador tentava sempre trabalhar mais rápido do que o processo solicitava. Foi otimizado as consultas no Banco de Dados para que a resposta fosse enviada mais rapidamente. O tempo médio ficou entre 1 a 2 segundos, dentro do esperado pela gerência operacional. Além dos requisitos funcionais que essa otimização concedeu, os benefícios para empresa são significativos, em termos monetários e operacional. O Quadro 6 exibe esses benefícios comparando o novo processo e o antigo. Quadro 6: Comparação entre os processos: Novo e Anterior A B
  • 13. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -13- SEQ DESCRIÇÃO NOVO ANTES 1 Tem Integração com Máquina SIM NÃO 2 Faz Controle das Ordens de Trabalho SIM NÃO 3 Garante maior agilidade no Processo SIM NÃO 4 Tem Rastreabilidade Produtos SIM NÃO 5 É Flexibilidade para mudanças SIM SIM 6 Custo x Benefício SIM NÃO 7 Requer treinamento para Operadores SIM SIM Fonte: Autor Uma das principais dificuldades do processo anterior era falta de comunicação com a máquina. Na medida em que o operador posicionava os produtos na esteira, a máquina processava sem descriminação de ordem de trabalho ou produto (1). A separação e controle das Ordens de Trabalho eram feitas manualmente, sem a utilização do disco RFID, o que ocasionava inconsistências de informações e misturas das Ordens de trabalho e/ou produtos ao longo do processo produtivo (2,3,4). Havia uma estação ao lado da tela da máquina, onde o operador inseria manualmente a Ordem de Produção e Ordem de trabalho, e posteriormente acionar a esteira da máquina para iniciar a produção, ou seja, havia mais equipamentos do que necessitava (5,6). A etapa de treinamento (7) é inevitável em quaisquer circunstâncias, entretanto com o novo procedimento tornou-se mais simples e ágil, uma vez que a própria máquina mostra na tela quais problemas identificados, qual leitura é esperava e qual produto e / ou Ordem de trabalho está sendo processada. É possível otimizar o processo ainda mais, como por exemplo: a) Exibindo a tela da máquina a lista das últimas Ordens de Produção e suas respectivas Ordens de trabalho. Dessa forma, o próprio pessoal operacional pode identificar e declarar como concluído, essa atividade é realizada pela equipe de líderes do processo, pois esses usuários tem acesso as informações do que foi produzido. b) Pode-se agregar ao processo de produção Ordens de trabalho de testes. Eventualmente, existe a necessidade de fazer lançamentos de Ordens de trabalho de testes que não são demanda do time de planejamento, entretanto o fluxo sempre exige uma Ordem de Produção e Trabalho respectivamente válidas para iniciar o processo. A plataforma de Internet das Coisas (IoT), foi desenvolvida utilizando a versão mais recente do Node-RED. Essa plataforma faz uso das tecnologias JavaScript, HTTP, HTML, Node.JS e Banco de Dados como MS-SQL entre outros. Desenvolvida a partir de bibliotecas e ferramentas livres e de código aberto (open-source), é escalável, flexível e faz uso do hardware, RaspBerry Pi 3. Considera-se que esta plataforma é econômica o suficiente para ser implantada em processos que não requerem grandes complexidades ou recursos. 5 CONCLUSÃO A Indústria 4.0 ao contrário das demais revoluções industriais ainda se encontra em um período de maturação e ainda tem muito a evoluir. Visando o futuro da produção e da disseminação da informação, é um fato que a 4ª Revolução Industrial veio para melhorar a qualidade de produtos, serviços e processos de forma contínua, cujos investimentos trazem um retorno rápido, devido aos benefícios em termos de agilidade e flexibilidade aos processos para atender um mercado cada vez mais exigente. O objetivo deste trabalho foi prover uma alternativa de baixo custo visando primordialmente robustez, flexibilidade e escalabilidade. Dessa forma, os objetivos específicos supracitados foram alcançados. Com a solução de otimização implementada foi possível ter o controle dos produtos lançados, pois a máquina só inicializa se previamente o operador entrar com uma Ordem de Trabalho válida, posteriormente foi possível atender aos requisitos Validação do Processo de Produção e Rastreabilidade, antes de inserir os produtos a máquina solicita confirmação na Tela e somente começa o processo após essa validação, a partir da validação o disco RFID é gravado com todas as informações da Ordem de trabalho em processo, esse disco segue por todo o fluxo produtivo afim de evitar misturas e/ou inconsistências de informações. Ao final da Ordem de Trabalho quando a quantidade é alcançada, as informações são transmitidas para os demais sistemas integrados da empresa. Cada uma das ferramentas e sistemas apresentados tem aspectos fundamentais na indústria do futuro.
  • 14. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -14- Este trabalho identificou possibilidades de investimentos, treinamentos para equipes industriais e oportunidades para explorar que poderão ser relatados em futuros trabalhos. Node-RED mostrou-se ser uma poderosa ferramenta para projetar e desenvolver qualquer tipo de interações entre dispositivos e usuários, baseando-se na programação em fluxos. E, o servidor OPC-UA permite compartilhar diversas informações com os mais variados modelos de clientes disponíveis no mercado, integrando sistemas de forma eficiente e confiável. 6 REFERÊNCIAS [1] ARONEE, D. An Internet of Things Platform with Google Eddystone Beacons. Journal of Software Engineering and Applications, 2016, 9, 291-295. Department of Telecommunication, RV College of Engineering, Bangalore, India. Published Online June 2016 in SciRes. [2] AMCI. What is a PLC?. Disponível em: https://www.amci.com/industrial-automation- resources/plc-automation-tutorials/what-plc/. Acesso em novembro de 2019. [3] ASHTON, K. That ‘internet of things’ thing. RFiD Journal, 22(7):97–114. 2009. [4] CISCO IBSG. A Internet das Coisas: Como a próxima evolução da Internet está mudando tudo, Dave Evans, Cisco IBSG, Abril de 2011. https://www.cisco.com/c/dam/global/pt_br/assets/exec utives/pdf/internet_of_things_iot_ibsg_0411final.pdf. [5] CIPOLE, P. RaspBerry Pi 3 e o que ele representa para o mercado. https://canaltech.com.br/hardware/saiba-tudo-sobre-o- raspberry-pi-3-59065. Março de 2016. São Paulo- Brasil. [6] ESTEVES, A. G. C. A internet das coisas: avaliação do grau de aceitação da tecnologia RFID pelo cidadão comum. 2015. 87 f. Dissertação (Mestrado em Gestão) – Faculdade de Economia e Gestão – Universidade Católica Portuguesa, Porto, 2015. [7] ELECTRONICS. Wireless Sensor Networks and their Applications. Disponível em: https://www.elprocus.com/introduction-to-wireless- sensor-networks-types-and-applications/. Acesso em novembro de 2019. [8] ELECTRONICS360. 20 Billion Connected Internet of Things Devices in 2017, IHS Markit Says. 2017. Disponível: https://electronics360.globalspec.com/article/8032/20- billion-connected-internet-of-things-devices-in-2017- ihs-markit-says. Acesso em: novembro de 2019. [9] IBRAHIM E. H. A. Real-Time Monitoring for Data Greenhouse Based on RaspBerry Pi Technology. Electrical Department, College of Engineering, AL- Baha University, AL-Baha, KSA 2019, V6, e5138, março de 2019. [10] INSTRUMENTATION FORUM. Major Components of PLC” Disponível em: https://instrumentationforum.com/t/major- components-of-plc/5715. Acesso em: novembro de 2019. [11] IGNITION DOCUMENTATION. 2015-2019 Inductive Automation. Disponível em: https://docs.inductiveautomation.com/. Acesso em novembro de 2019. [12] JAYARAMAN, P. P.; YANG, X.; YAVARI, A.; GEORGAKOPOULOS, D.; YI, X. Privacy preserving internet of things: from privacy techniques to a blueprint architecture and efficient implementation. Future Generation Computer Systems, v. 76, p. 540- 549, November 2017. [13] GOOGLE TRENDS. Volume de pesquisas no Google sobre WSN e IoT. Google Trends. Maio de 2019, https://trends.google.com.br/trends/explore?date=2006 -01-01%202018-12- 31&q=internet%20of%20things,%2Fm%2F043x2v [14] GONZALES I. et al. A Literature Survey on Open Platform Communications (OPC) Applied to Advanced Industrial Environments. Universidade da Espanha. Electronics 2019, 8, 510; doi:10.3390/electronics8050510. [15] GITHUB.COM “List of Open Source OPC UA Implementations”. Disponível em: https://github.com/open62541/open62541/wiki/List- of-Open-Source-OPC-UA-Implementations. Acesso em: novembro 2019. [16] MECCANISMO COMPLESSO. Raspberry section – news, events, posts and courses. 2017. https://www.meccanismocomplesso.org/en/raspberry- section-news-events-posts-and-courses/. Acesso em novembro de 2019 [17] MORRISON, J. Flow-Based Programming: A New Approach to Application Development, Van Nostrand Reinhold, NY, 1994. ISBN 0-442-01771-5. [18] NATIONAL INSTRUMENTS. Why OPC UA Matters. Disponível em: https://www.ni.com/pt- br/innovations/white-papers/12/why-opc-ua- matters.html. Acesso em: novembro 2019.
  • 15. Ed.0000.VOL000–ISSN0000-0000(online) TÁRCIO BENEDITO MENEZES SALES / UNINORTE ALBERTO VILAÇA COUTINHO JÚNIOR / UNINORTE -15- [19] NODERED.ORG “Creating your first flow”. Disponível em: nodered.org/docs/tutorials/first-flow. Acesso em Novembro de 2019. [20] OPC DataHub. Disponível em: https://opcdatahub.com/Docs/dho-gettingstarted.html Acesso em: novembro de 2019. [21] OPC FOUNDATION. What is OPC?. 2019. Disponível em: https://opcfoundation.org/about/what- is-opc/. Acesso em novembro de 2019. [22] OPENSOURCE.COM. What is a Raspberry Pi?. Disponível em: https://opensource.com/resources/raspberry-pi. Acesso em novembro de 2019 [23] ONU News. População mundial atingiu 7,6 bilhões de habitantes. 2017. Disponível em: https://news.un.org/pt/story/2017/06/1589091- populacao-mundial-atingiu-76-bilhoes-de-habitantes. Acesso em novembro de 2019 [24] RASPBERRYPI COMMUNITY. Disponível em: https://www.raspberrypi.org/documentation/installatio n/noobs.md. Acesso em: novembro de 2019 [25] ROBLEK, V. A Complex View of Industry 4.0. Slovenia, 2016. Disponível em: http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/2158244 016653987. Acesso em: Agosto de 2019. [26] REVISTA OLHAR DIIGTAL. Saiba tudo sobre o minicomputador que é febre entre os fãs de tecnologia. Disponível em: https://olhardigital.com.br/noticia/raspberry-pi-o-que- e-para-que-serve-e-como-comprar/82921. Acesso em novembro de 2019 [27] SANTOS, B. P. Internet das Coisas: da Teoria à Prática. 2016. 57 f. Departamento de Ciência da Computação. Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte-MG, 2016. [28] SOUTO, F. INTERNET OF THINGS: UMA INVESTIGAÇÃO DO CONHECIMENTO CIENTÍFICO EM ARTIGOS ACADÊMICOS NA ÚLTIMA DÉCADA. Revista Eletronica de Administração e Turismo (ReAT). Universidade Federal de Santa Maria - UFSM Dezembro de 2018. [29] THEAUTOMATION.COM. OPC-UA vs DA. 2018. Disponível em: https://theautomization.com/opc-ua-vs-da/. Acesso em: novembro de 2019 [30] W. Bolton, Programmable Logic Controllers, Fifth Edition, Newnes, 2009 ISBN 978-1-85617-751- 1, Chapter 1 [31] ZAMBRANO, A. M.; PEREZ, I.; PALAU, C.; ESTEVE, M. Technologies of internet of things applied to an Earthquake Early Warning System. Future Generation Computer Systems, v. 75, p. 206- 215, October 2017. [32] ZHAO, C. W. et. al. Exploring IOT Application Using Raspberry Pi. International Journal of Computer Networks and Applications. Volume 2, Issue 1. 2015. [33] ZHONG, R. Y.; XU, X.; KLOTZ, E.; NEWMAN, S. T. (2017) Intelligent manufacturing in the context of industry 4.0: a review. Engineering, v. 3, n. 5, p. 616-630, October 2017. [34] ZUIN, V. G.; ZUIN, A. A. S. A formação no tempo e no espaço da internet das coisas. Educação & Sociedade, Campinas, v. 37, n. 136, p.757-773, jul./set. 2016. Best PDF Encryption Reviews